番红花（Crocus sativus L.）为鸢尾科三倍体植物，通过地下贮藏器官球茎进行无性繁殖，其干燥柱头-名贵中药西红花具有活血化瘀、凉血解毒、解郁安神的功效。受气候限制东亚地区番红花种植采用独特的二段式栽培模式，该模式所产柱头药用品质好，但受室内栽培阶段的弱光照影响面临球茎产量降低等挑战。在弱光环境中，番红花幼芽表现出避阴反应，为满足快速生长的能量需求，源器官球茎呈现剧烈的能量动员。然而，我们对不同光照强度，特别是弱光如何影响发芽过程中淀粉动员的理解仍然有限，制约了有针对性调控措施的研制和应用。
成都中医药大学西南特色中药资源国家重点实验室裴瑾/周涛团队在International Journal of Biological Macromolecules杂志上发表了题为“Role of auxin and gibberellin under low light in enhancing saffron corm starch degradation during sprouting”的研究论文，报道了弱光环境下，生长素和赤霉素协同作用促进开花期间番红花球茎淀粉的降解，揭示了弱光条件下地生植物如何高效利用储备资源的机制，为解决番红花二段式栽培模式中球茎产量降低提供了潜在生物调控途径。周涛副教授及硕士研究生常非为论文共同第一作者，裴瑾教授、马云桐教授、徐彬杰高级实验师为共同通讯作者。
本研究在花期设置50 μmol m-2s-1（弱光）和200 μmol m-2s-1（最适光强）光强处理，发现弱光使球茎中淀粉含量降低，并显著增加球茎、叶片和叶鞘中的蔗糖含量。进一步研究表明，在弱光下，叶片中合成更多的生长素，这些生长素被运输到球茎中促进GA3合成，通过增强淀粉酶活性促进淀粉向可溶性糖的转化。这为叶片提供了更多能量以支持其快速生长。基因表达分析揭示了生长素通过上调生长素信号（CsSAUR32）和淀粉代谢（CsSnRK1）基因直接调控番红花球茎中的淀粉代谢，进一步加快球茎内储存碳水化合物的动员。此外，外源施用GA，IAA以及它们的合成或转运抑制剂，证实了这些植物激素在淀粉代谢中的协同作用。
弱光介导生长素信号和赤霉素加速番红花球茎淀粉降解模式图
该研究首次解析了弱光条件下番红花球茎高效动员储备资源的生理和分子机制。这一机制的发现为弱光条件下番红花等地生植物的高效栽培措施创制提供了新的思路，并为未来药用植物实践中的弱光栽培提供了重要参考。上述工作得到国家自然科学基金（82104338，82274043），国家中医药管理局创新团队与人才培养计划（ZYYCXTD-D-202209）和成都市科技项目（2023-YF09-00092-SN）的支持。
