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傅金民课题组在逆境驯化提高植物耐盐能力研究中取得新进展(武汉植物园)
作者:   来源:草坪种质资源学学科组   发布日期:2015-12-29

  多年生黑麦草(Lolium perenne L.)是世界上种植最广、栽培面积最大的优质冷季型草品种,具有生长速率快,耐粗放管理的品质。在我国,多年生黑麦草作为牧草和草坪草,在华北、西北、东北、云贵高原冷凉地区以及四川有广泛种植,而这些区域主要是盐碱土壤分布区,盐胁迫在黑麦草主要播种区频繁存在。

  逆境驯化(stress acclimation)迫使植株体迅速做出信号感知、信号转导及转录调控以减轻胁迫对植株的伤害,一旦逆境胁迫消除后,大部分信号和基因转录水平会恢复到植物本底水平,而有一部分逆境信号和基因表达会被植物体记住,即获得逆境记忆(stress memory),这种逆境记忆部分会遗传给后代,当再次暴露于此前逆境环境,逆境记忆会迅速被激活,基因序列没有发生改变,但是基因表达水平发生了改变,从而增强驯化植株耐逆能力。

  在武汉植物园草坪种质资源学学科组傅金民研究员的指导下,胡涛博士利用本课题组构建的多年生黑麦草耐盐SSH基因数据库,筛选鉴定受盐胁迫诱导的特异基因,并利用建立的驯化模式筛选获得具有transcriptional memory的驯化基因2个(PBSP, sucs),非驯化基因2个(CAT, uccrc)。逆境驯化后,驯化基因的transcriptional memory可以持续4天。在驯化基因的stress memory作用下,驯化植株耐盐能力显著增强,主要表现于:更低的EL,以及H2O2 and O2.−活性氧富集水平。利用GC-MS对驯化植株根叶组织次生代谢物质进行检测,发现逆境驯化主要改变糖类物质的富集变化。驯化植株糖类物质显著变化与驯化基因转录水平一致。推测逆境驯化主要是通过增强部分驯化基因的转录水平,进而改变相关代谢物质的富集水平,最终提高植株耐逆能力。

  该研究获得国家自然科学基金(Grant #: 31470363; 31272194; 31201653)和中科院中非联合中心科教项目(No. SAJC201325)的支持。相关研究结果在植物学国际期刊Physiologia Plantarum上在线发表(doi:10.1111/ppl.12342)。

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