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干旱严重影响植物生长与生态平衡，为探究长叶假木贼（Gymnocarpos przewalskii）对干旱的响应机制及评估其牧草品质，研究人员开展生理和转录组分析。结果发现其具高牧草品质和耐旱性，该研究为其保护和利用提供依据。
在广袤无垠的沙漠中，植物们正面临着一场严峻的 “生存考验”—— 干旱。随着全球气候的变化，干旱的频率和强度不断增加，这不仅威胁着植物的生存，也对生态系统的平衡和人类的发展产生了深远的影响。在这样的大背景下，长叶假木贼（Gymnocarpos przewalskii）这种生长在阿拉善沙漠的濒危旱生灌木，引起了科学家们的浓厚兴趣。它不仅是当地牲畜的重要牧草来源，还在沙漠生态系统中扮演着至关重要的角色。然而，目前人们对长叶假木贼的牧草品质及其应对干旱的机制知之甚少。为了填补这些知识空白，内蒙古师范大学生命科学与技术学院等研究机构的研究人员展开了一项深入的研究，相关成果发表在《BMC Plant Biology》杂志上。
研究人员为了探究长叶假木贼对干旱胁迫的响应机制并评估其牧草品质，采用了多种关键技术方法。在实验材料处理上，他们从阿拉善沙漠采集长叶假木贼的枝条、叶片和种子，经消毒处理后培养幼苗，选取健康幼苗用 15% 聚乙二醇（PEG）6000 模拟干旱胁迫处理。之后，利用多种检测试剂盒测定其生理参数；通过 RNA 测序（RNA-Seq）技术，获取转录组数据，进行基因表达分析；还用定量实时荧光定量 PCR（qPCR）技术验证转录组数据的可靠性。
研究结果主要围绕以下几个方面展开：
- 长叶假木贼是沙漠地区的优质牧草：研究人员测定了长叶假木贼枝条和叶片中的灰分、脂肪、粗蛋白、木质素、粗纤维、酸性洗涤纤维（ADF）和中性洗涤纤维（NDF）等含量。结果显示，其叶片和枝条的蛋白质含量相对较高，木质素和纤维含量较低，尤其是叶片的牧草品质更为突出，表明长叶假木贼可作为沙漠地区的优质牧草。
- 长叶假木贼对干旱胁迫具有高耐受性：用 15% PEG 6000 处理长叶假木贼幼苗后，研究人员测定了叶绿素、丙二醛（MDA）、过氧化氢（H?O?）和氧自由基（OFR）含量。发现 7 天干旱胁迫下叶绿素含量显著降低，但在 1 - 5 天处理时，叶绿素、H?O?和 OFR 含量变化不明显，MDA 含量呈上升趋势，说明长叶假木贼能耐受较长时间的干旱胁迫。
- 脯氨酸和抗氧化酶参与长叶假木贼对渗透胁迫的响应：研究人员测定了不同处理下长叶假木贼的脯氨酸（Pro）含量、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性以及?OH 清除能力。结果表明，除 1 天渗透胁迫外，Pro 含量显著升高，SOD 和 CAT 活性在 7 天处理时达到峰值，?OH 清除能力也增强，说明 Pro、SOD 和 CAT 在其应对渗透胁迫中发挥重要作用。
- RNA 测序与分析：对正常和 3 天渗透胁迫处理的幼苗叶片进行 RNA 测序，获得 44.51 Gb 的高质量测序数据，组装得到 102,191 个 Unigene，其中 30,809 个成功注释。通过差异表达基因（DEG）分析，鉴定出 3,015 个 DEG，并进行 GO 和 KEGG 富集分析，为深入了解其干旱响应机制提供了基因层面的依据。
- 与脯氨酸相关的 DEG：分析与脯氨酸代谢关键酶相关的 Unigene，发现 2 个与吡咯啉 - 5 - 羧酸合成酶（P5CS）相关的 Unigene 上调，表明长叶假木贼在渗透胁迫下主要通过促进脯氨酸生物合成来增加其积累。
- 与抗氧化系统相关的 DEG：在转录组中鉴定出 32 个与抗氧化酶和抗氧化剂相关的 DEG，涉及谷氧还蛋白（GRX）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）等多种物质。其中谷胱甘肽 S - 转移酶（GST）相关 DEG 数量最多，说明抗氧化系统在其应对渗透胁迫中起重要作用。
- 植物激素参与长叶假木贼对渗透胁迫的响应：分析参与植物激素信号通路的 DEG，发现其涉及生长素、细胞分裂素等 8 种植物激素信号通路，其中生长素和脱落酸（ABA）信号通路显著富集，表明这两种激素在其应对渗透胁迫中起主导调节作用。
- 长叶假木贼应对渗透胁迫的转录因子分类：在转录组中鉴定出 918 个转录因子（TFs）相关 Unigene，其中 150 个为 DEG，分属于 35 个家族。WRKY、bZIP 等家族显著富集，且不同 DEG 编码的 TFs 表达模式各异，说明 TFs 在其应对渗透胁迫中具有复杂的调控网络。
- qRT - PCR 验证 DEG：随机选取 9 个上调 DEG、9 个下调 DEG 和 9 个正常 Unigene 进行 qRT - PCR 验证，结果显示其与 RNA - Seq 数据相关性良好（r = 0.9202，P < 0.001），证明 RNA - Seq 数据可靠。
研究结论和讨论部分表明，长叶假木贼是一种具有强耐旱性的优质牧草，其在干旱胁迫下，通过调节 ROS 清除、脯氨酸生物合成等复杂生理过程来适应环境。生长素、ABA 和 WRKY 等在这一过程中发挥关键调控作用。该研究为深入了解长叶假木贼的耐旱机制和保护利用提供了重要依据，同时也为其他植物应对干旱胁迫的研究提供了参考。未来，研究人员可进一步探究干旱胁迫对长叶假木贼牧草品质的影响，以及那些未注释的 DEG 的功能，为沙漠生态保护和畜牧业发展贡献更多力量。
