新疆生地所在植物耐干分子机制研究中获进展

　　

　　齿肋赤藓（Syntrichia caninervis）是植物极端耐干研究的新模式种，可耐受沙漠长时间的干燥，极端耐受水势压可达-600 MPa（一般农作物仅可耐受-3~-5 MPa），是植物能够达到的极限；同时，遇水快速复苏，能够在3-5秒内开始复水变绿并进行光合等生理活动。齿肋赤藓这种强大的细胞保护和细胞修复能力，是不可多得的开展植物耐干机制和优质抗逆基因资源挖掘的理想材料。中国科学院新疆生态与地理研究所张道远研究员团队前期已经从基因组、转录组等多组学层面对该种的耐干分子机制进行了解析，然而，在代谢物层面的响应机制尚未开展。

　　针对上述问题，张道远研究员团队以新疆本土极端耐干苔藓齿肋赤藓为材料，利用非靶向代谢组学方法（三重四级杆质谱的多反应监测技术，MRM）对齿肋赤藓脱水-复水过程中的代谢物进行了准确的定性定量分析，并阐明了齿肋赤藓脱水-复水过程的代谢物变化规律，并绘制了脱水-复水过程关键代谢通路模型。

　　研究结果表明：在齿肋赤藓6个脱水-复水阶段中共检测到93类912种代谢物，其中，256种代谢物在复水阶段积累，71种代谢物积累于脱水期。L-精氨酸和蔗糖、麦芽糖等糖类物质的含量在整个脱水-复水过程中保持高丰度。在脱水过程中，齿肋赤藓通过积累抗氧化物质来清除活性氧，积累含氮氨基酸和细胞保护性代谢产物，降低能量代谢等策略让细胞进入脱水诱导的保护状态。在随后的复水过程中，大量代谢物快速积累，防止氧化应激并恢复生理活性，同时修复细胞损伤。论文首次在代谢水平系统揭示了齿肋赤藓超强的耐干分子调控机制，加深了我们对其极端耐脱水和快速复水机制的理解，并为植物不同的耐干适应策略提供了新的见解。

　　相关研究成果以Metabolomic analysis of the desert moss Syntrichia caninervis provides insights into the plant dehydration and rehydration response为题，发表在植物学经典期刊 Plant and Cell Physiology上，中国科学院新疆生态与地理研究所杨启林博士为论文第一作者，张道远研究员和李小双研究员为通讯作者。该研究得到中国科学院原始创新项目和第三次新疆综合科学考察项目支持。

　　论文链接：https://doi.org/10.1093/pcp/pcad110 

图1 齿肋赤藓脱水-复水化过程代谢物变化趋势

图2 齿肋赤藓脱水-复水过程差异丰度代谢物分析

图3 齿肋赤藓脱水-复水过程关键代谢通路模型