ABA诱导的选择性剪接驱动大麦干旱耐受的转录组重编程

编辑推荐：为解决干旱胁迫下作物产量下降问题，波兰西里西亚大学团队通过外源ABA预处理调控大麦(Hordeum vulgare)的转录组重编程，发现ABA通过激活选择性剪接(AS)、染色质修饰和光合保护机制，显著提升植株在抽穗期的干旱恢复能力，为作物抗逆育种提供新策略。

　　在全球气候变化加剧的背景下，干旱已成为威胁作物产量的首要非生物胁迫因素。大麦作为全球第四大谷物，其抗旱机制研究对粮食安全至关重要。传统研究多聚焦于脱落酸(ABA)的短期应激效应，但对其通过表观遗传调控实现"胁迫记忆"的分子机制知之甚少。波兰西里西亚大学Agata Daszkowska-Golec团队在《BMC Plant Biology》发表的研究，首次揭示了ABA预处理通过动态调控选择性剪接网络增强大麦持续抗旱力的分子蓝图。

研究采用多组学联用策略：在60天苗龄的Sebastian品种大麦叶面喷施50μM ABA，5天后诱导持续10天的干旱胁迫（土壤含水量降至1.5-3% vwc）。通过AP4气孔计监测气孔导度，Dualex Scientific Plus测定叶绿素含量，PEA荧光仪分析PSII参数（包括RC/CS反应中心数量、ABS/CS吸收通量等）。转录组测序采用Illumina Novaseq 6000平台（2×150 bp），数据比对至BaRTv2.18参考基因组，通过3DRNAseq分析差异表达基因(DEGs)和差异剪接转录本(DAS)，并利用qRT-PCR验证ABA通路关键基因（HvNCED1、HvBG8等）表达模式。

研究首先发现ABA预处理使气孔提前关闭（导度降低38%），维持干旱期叶绿素含量（比干旱组高21%）。光合参数显示，ABA+干旱组(AD)的PSII活性（ETO/CS）保持对照组水平，而单纯干旱组(D)下降42%。RNA-seq分析揭示ABA预处理特异性激活两个关键机制：一是染色质重塑相关基因（如含H15结构域的BaRT2v18chr5HG271230）在AD组上调3.7倍，驱动早期胁迫响应；二是诱导495个DAS事件（干旱组仅39个），其中XH域蛋白基因BaRT2v18chr7HG383330发生异构体转换，产生截短型转录本可能通过RNA介导的DNA甲基化(RdDM)通路形成表观记忆。

在ABA信号传导方面，AD组表现出独特的动态调控：ABA分解酶HvABA8'OH2表达降低，而ABA-葡萄糖酯酶HvBG8表达升高6倍，SnRK2.1激酶持续激活。这种"预激活"状态使植株在复水后恢复更快，DEGs数量达781个（单纯干旱组仅271个）。田间试验表明，分蘖期施用25μM ABA可提高千粒重12%，且不增加不育小穗数。

该研究突破性地阐释了ABA通过"转录组可塑性"增强抗旱性的三层调控机制：短期通过气孔调节节水，中期激活光合保护，长期依赖AS和染色质重构形成胁迫记忆。提出的"剂量-时间"优化模型（分蘖期低浓度ABA效果最佳）为抗逆品种选育提供了新靶点，如调控HvBG8介导的ABA库动态平衡或IDN2同源基因的剪接变异。尽管外源ABA应用成本较高，但发现的分子标记可指导开发模拟ABA效应的生物刺激素，这对气候变化下的稳产策略具有重要实践意义。