新疆生地所研究发现乙烯和氧气被认定为植物皮层再生的触发因素

　　

????植物检测组织损伤并重建其保护性外层组织（周皮，Periderm）的能力，对于其抵御环境胁迫至关重要。植物周皮是一种存在于许多木本植物器官中的特化保护组织，在防止失水、抵御病原体入侵和机械损伤方面发挥着关键作用。然而，植物快速感知表面破坏的主要信号一直未得到充分理解。并且，随着气候变化和环境胁迫的加剧，深入分析和了解植物/作物的自然修复机制对于提高作物抗逆性，保障全球粮食系统安全，将变得越来越重要。

????在国家自然科学基金“气候变化背景下中巴经济走廊水-能-粮系统安全性评价与适应性机制研究”项目和科技部“外国青年人才计划”资助下，中国科学院新疆生态与地理研究所陈亚宁研究员团队对此开展了系统性研究，基于对气体调控的伤口信号传导的最新进展进行了深入分析。

????研究结果表明，气体扩散模式的变化为植物提供了一种快速、高效的机制，用于检测其保护屏障何时受到损害 。研究发现，当植物的外层保护屏障受损时，组织内的内源性乙烯（ethylene）可以更自由地向外扩散，而大气中的氧气则更容易进入组织。而这些气态梯度的变化会改变受损细胞周围的微环境，并很可能启动涉及周皮重建的下游遗传和代谢途径。这种响应包括：木栓形成层区域细胞分裂和分化的激活，随后是木栓质和木质素的积累，这些物质共同作用，恢复了有效保护所需的屏障特性。

????同时，本项研究还发现了不同植物器官之间伤口反应策略的差异。在许多植物根系中，乙烯和氧气的动态变化似乎是早期损伤识别的核心信号。然而，对于通常不形成典型周皮的地上组织（aerial tissues）而言，它们可能更多地依赖于青叶挥发物等挥发性有机化合物来检测和响应损伤。这些变化反映了植物在具有不同解剖和生态功能的组织中，进化出了多样化的伤口检测机制。

????该研究不仅有助于我们提升对植物基础科学的理解和认知，还为农业生产和采后管理提供了重要应用价值。加强植物的天然伤口愈合过程，可以有效减少贮藏损失、改善根茎作物的品质。研究成果以“Gaseous cues regenerate the periderm”为题发表于《Plant Communications》。中国科学院新疆生态与地理研究所Hassan Iqbal特别研究助理为论文第一作者，陈亚宁研究员为通讯作者。

????文章链接：https://doi.org/10.1016/j.xplc.2025.101576?

图1：周皮破损感知在拟南芥根系中的作用及其潜在应用