干旱胁迫下五种梨树的生理生化及基因表达响应：探寻耐旱良种的关键密码

《BMC Plant Biology》：Biochemical and gene expression profiling of five pear species under drought stress conditions

为探究梨树对干旱胁迫的响应，研究人员对五种梨树（Pyrus communis L.、Pyrus boissieriana Bushe. 等）开展研究。结果表明，干旱抑制生长，Pyrus glabra 耐旱性强。该研究为梨树耐旱育种和选择合适砧木提供依据。

　　在全球气候变暖的大背景下，干旱问题愈发严峻，成为制约果树生长发育的关键因素。就梨树而言，不同品种对干旱的耐受能力差异显著，然而目前对于伊朗本土梨树品种在干旱胁迫下的表现，基于形态学、生物化学和基因表达等多方面的研究却极为匮乏。这一知识缺口，使得在梨树的种植、育种以及应对干旱的策略制定上，缺乏足够的科学依据。为填补这一空白，来自伊朗戈尔甘农业科学与自然资源大学、乌尔米耶大学等机构的研究人员，开展了一项针对五种梨树品种（Pyrus communis L.、Pyrus boissieriana Bushe.、Pyrus glabra Boiss.、Pyrus syriaca Boiss. 和 Pyrus salicifolia Pall.）的研究。研究结果揭示了不同梨树品种对干旱胁迫的响应差异，其中 Pyrus glabra 表现出较强的耐旱性，而 Pyrus communis 则相对敏感。这一成果对于指导梨树的育种工作，筛选出更适应干旱环境的品种，以及为干旱地区选择合适的梨树砧木具有重要意义，该研究成果发表于《BMC Plant Biology》杂志。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：首先是盆栽实验，在温室和实验室模拟不同程度的干旱胁迫环境，以 100%、60% 和 30% 的田间持水量（FC）对梨树幼苗进行灌溉处理，持续 90 天。其次是生化指标测定，通过特定的实验方法测定丙二醛（MDA）、甘氨酸甜菜碱（GB）含量以及抗坏血酸过氧化物酶（APX）、愈创木酚过氧化物酶（GPX）和过氧化氢酶（CAT）等抗氧化酶的活性。最后运用定量实时 PCR（QRT-PCR）技术，分析干旱胁迫响应转录因子（TFs）WRKY29、DREB6 及其相关基因 LEA29 和 Dehydrin1 的表达情况。
研究结果如下：

1. 形态特征：在不同程度的干旱胁迫下，所有梨树品种的株高、茎直径、叶片数量和叶面积均呈现显著下降趋势。但不同品种间的表现存在差异，例如在重度干旱胁迫下，Pyrus glabra 的株高和叶面积下降幅度相对较小，而 Pyrus communis 的下降幅度较大。
2. MDA 含量：干旱胁迫导致梨树品种 MDA 含量增加，这意味着细胞膜脂质过氧化程度加剧。其中 Pyrus glabra 的 MDA 含量增加幅度相对较小，表明其细胞膜受干旱损伤的程度较轻。
3. GB 含量：干旱胁迫显著提高了 GB 含量，这是植物应对干旱的一种渗透调节机制。Pyrus glabra 和 Pyrus syriaca 在重度干旱胁迫下，GB 含量显著增加，有助于维持细胞的水分平衡。
4. 抗氧化酶活性：干旱胁迫促进了 CAT、GPX 和 APX 酶的活性。在不同品种中，Pyrus glabra 在中度和重度干旱胁迫下，CAT 酶活性较高；在重度干旱胁迫下，Pyrus syriaca 的 GPX 酶活性最高；而 Pyrus glabra 在重度干旱胁迫下，APX 酶活性表现突出。
5. 干旱诱导的基因表达：通过 QRT-PCR 分析发现，在 Pyrus glabra 中，WRKY29、DREB6、LEA29 和 Dehydrin1 基因的表达水平在干旱胁迫下显著上调，且上调幅度高于 Pyrus communis。这表明这些基因在 Pyrus glabra 应对干旱胁迫的过程中发挥着重要作用。
   研究结论和讨论部分指出，干旱胁迫对梨树的营养器官生长产生了显著的抑制作用。不同品种的梨树在干旱胁迫下，生理生化指标和基因表达存在明显差异，这反映出它们对干旱的耐受能力不同。Pyrus glabra 凭借其较高的 GB 积累、较强的抗氧化酶活性以及关键基因的高表达，展现出较强的耐旱性；而 Pyrus communis 则因 MDA 积累较多、抗氧化酶活性较低，表现出对干旱的敏感性。此外，Pyrus syriaca 等品种也表现出一定的耐旱潜力。这些研究结果为梨树的耐旱育种和干旱地区梨树种植提供了重要的理论依据，有助于推动梨树产业在干旱环境下的可持续发展。