盐胁迫下马齿苋幼苗如何生存？

Phenomics | 盐胁迫下马齿苋幼苗如何生存？ 巴西拉夫拉斯联邦大学使用多组学分析给出答案！

近日，《表型组学》（Phenomics）在线发表了巴西拉夫拉斯联邦大学微生物学院Manoel Teixeira Souza Júnior教授团队发表的题为“Multi-omics Analysis of Young Portulaca oleracea L. Plants’ Responses to High NaCl Doses Reveals Insights into Pathways and Genes Responsive to Salinity Stress in this Halophyte Species”的研究论文。

马齿苋（Portulaca oleracea L.）是一种适应内陆盐漠和盐碱生存环境的双子叶植物，具有很高的植物修复潜力，目前被认为是研究植物耐受干旱和盐胁迫机制的模式物种。该研究报告了一个稳健的盐胁迫方案，用于表征马齿苋幼苗对盐度胁迫的形态生理反应。研究建立了一个关于马齿苋对盐胁迫反应的多组学数据库，并通过多组学整合（MOI）分析对其进行后续研究，进行代谢组、转录组的单一和综合分析，产生相应的数据集，进而深入了解这种盐生植物的耐盐性。该方法可以为未来的系统生物学方法解码“马齿苋耐盐胁迫”背后的遗传机制奠定基础。

图1 经添加不同浓度NaCl后的基质种植的马齿苋的（a）场容量电导率和（b）水势，在不同浓度的NaCl下生长5天的马齿苋幼苗的（c）芽和（d）根的生物量积累

图2 在不同NaCl浓度下生长5天的马齿苋幼株

研究结论

该研究开发了一项用于评估马齿苋（P. oleracea）幼苗在盐碱胁迫下形态生理反应的方案，根据添加的氯化钠，通过基质饱和提取物中的电导率和水势梯度，成功地揭示了马齿苋在不同胁迫条件下的反应水平。正如对卤生植物物种所预期的那样，在非常高的盐度压力下（> 20 dS m-1），年轻的植物仍然活着。在这些植物的叶片上和封闭的气孔周围看到的盐晶体状结构主要由Na+、Cl-和K+构成，这表明该物种在叶片上有一种排盐机制。通过分析不同情况下马齿苋的代谢组和转录组数据集（AE、STS、LTS1和LTS2），可以确定在盐胁迫早期和后期对叶片影响最大的代谢途径、代谢物和基因/蛋白质。该研究所应用的相关分析策略产生了一个具有高价值的盐分反应性代谢物和基因的清单，可应用于未来的研究，进一步地，该文的研究者试图寻找赋予盐分胁迫高耐受性的基因，以及盐分反应性基因的启动子序列。最后，研究中应用MOI策略产生了一组包括51条代谢途径的列表，这些途径至少有一种酶和一种代谢物因盐度胁迫而不同程度地表达；其中，当结合STS和LTS1方案时，甘油磷脂代谢路径是受影响最大的。该途径列表是未来靶向代谢组学和转录组学研究的一个有价值的工具，可以进一步认识马齿苋对盐度胁迫的高耐受性背后的机制。

作者介绍

Manoel Teixeira Souza Júnior

Manoel Teixeira Souza Júnior，巴西拉夫拉斯联邦大学教授，任职于Embrapa Agroenergy的遗传学和植物生物技术实验室。全球穆萨基因组学联盟（GMGC）指导委员会成员、OPGP油棕榈基因组项目（OPGP）科学委员会成员、国家知识平台计划（PNPC）生物燃料咨询委员会的协调员。

Phenomics期刊简介

Phenomics是一本新创的同行评审国际期刊，聚焦表型组学前沿研究，搭建全球表型组学领域专家交流的国际平台，推动该领域相关的理论创新和学科发展。

本期刊拥有强大的国际编委团队，复旦大学金力院士担任主编，美国系统生物学研究所Leroy Hood院士、澳大利亚莫道克大学Jeremy Nicholson院士、德国莱布尼兹环境医学研究所Jean Krutmann院士、复旦大学唐惠儒教授共同担任副主编，复旦大学丁琛教授担任执行主编，另有来自全球多国的三十多位著名科学家共同组成编委团队，以及四十多位青年科学家组成青年编委团队。

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