在自然条件下，光照的剧烈波动容易造成光合机构的受损，并直接影响作物光合效率和产量。‌Flavodiiron proteins‌（FLV）是苔藓等非被子植物中重要的光保护蛋白，能够通过消耗过剩电子保护光系统I（PSI）免受光抑制。尽管前人已将小立碗藓的FLV基因导入被子植物并证实其光保护功能，但FLV能否提升作物生物量、增强耐寒性，以及其是否通过调控气孔发育影响动态光合作用，迄今缺乏系统性验证。

中国科学院西双版纳热带植物园（以下简称“版纳植物园”）树木年轮与环境演变研究组与中国科学院昆明植物研究所、意大利帕多瓦大学研究人员合作，利用烟草（Nicotiana tabacum）的FLV转基因株系，揭示了FLV蛋白在作物增产和抗低温方面的潜能。

研究发现，导入小立碗藓（Physcomitrium patens）FLVA和FLVB基因的烟草株系在自然波动光条件下的生物量显著增加，这主要归因于动态光合效率的显著提升，并且与气孔密度和叶片氮含量的显著增加密切相关。在零上低温（4℃）和强光胁迫下，FLV通过作为“电子安全阀”消耗过剩电子，减少活性氧自由基的产生，从而降低光合机构的氧化损伤程度。该研究首次证明FLV在优化动态光合效率和提升低温抗性方面的双重功能，为培育适应田间复杂环境、兼具高产和抗寒特性的作物新品种提供了重要理论参考。

相关研究成果以“Flavodiiron Proteins Increase Plant Biomass Under Fluctuating Light and Enhance Chilling Tolerance in Tobacco”为题发表在国际植物学期刊Plant, Cell & Environment上。版纳植物园黄伟研究员为第一作者兼通讯作者，意大利帕多瓦大学Tomas Morosinotto教授和Alessandro Alboresi副教授为该研究提供了实验材料和重要建议。该研究得到了国家自然科学基金项目和中国科学院“西部之光”人才培养计划等项目的资助。

 图1. FLV提升烟草生物量和低温抗性的主要生理机制。