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在全球气候变化背景下，为探究喜马拉雅濒危药用植物匙叶甘青青蒿（Nardostachys jatamansi）对非生物胁迫的响应机制，研究人员开展相关研究。结果发现多种胁迫影响其生长，还调控相关基因表达。这为了解高山植被适应策略及保护提供依据。
在神秘而壮丽的喜马拉雅山脉，生长着一种珍贵的药用植物 —— 匙叶甘青青蒿（
Nardostachys jatamansi）。它扎根于海拔 3000 - 5000 米的区域，凭借地下根茎顽强繁衍，在国际市场上备受青睐。然而，近年来喜马拉雅地区气候变化显著，温度波动频繁，干旱情况加剧，这给匙叶甘青青蒿的生存带来了巨大挑战。尽管它在恶劣环境中演化出了一些适应能力，但人们对其在极端气候波动下的生存机制却知之甚少。此前研究虽有涉及植物对环境刺激的响应，但对于匙叶甘青青蒿在不同非生物胁迫下生理和生化变化的分子层面研究还很欠缺。为解开这些谜团，中国科学院喜马拉雅生物资源技术研究所的研究人员开启了深入探索之旅。
研究人员开展了一系列实验，将组织培养的匙叶甘青青蒿幼苗分别置于低温（15°C 和 10°C 持续 30 天）、干旱（含 6% PEG 的培养基培养 30 天）和高温（30°C 持续 24 小时）环境中，以 25°C 培养的幼苗作为对照，全面评估这些非生物胁迫对其光合作用、膜稳定性、活性氧（ROS）水平以及酶促和非酶促抗氧化活性的影响，并深入研究基因表达动态，探寻其与胁迫适应和耐受机制的联系。
研究得出了一系列重要结论。在生长指标方面，10°C 低温、干旱和高温胁迫下，植物的生物量（干重）显著低于对照组。这表明这些非生物胁迫严重阻碍了匙叶甘青青蒿的生长，影响了其物质积累。
在氧化应激和抗氧化反应方面，非生物胁迫引发了 ROS 的积累，通过 DAB 和 NBT 染色得到证实。同时，植物的 DPPH 和 ABTS 自由基清除活性增强，RBOH 家族转录本的差异表达也进一步证实了 ROS 的产生。在不同胁迫条件下，植物的酶促和非酶促抗氧化活性均有所增强，以应对氧化损伤。这一系列变化说明，匙叶甘青青蒿在面对非生物胁迫时，能够激活自身的抗氧化防御系统，尽量减轻 ROS 造成的伤害。
在代谢途径相关基因表达上，研究发现甲羟戊酸（MVA）途径中的TPS9、HMGR基因，以及甲基赤藓糖醇磷酸（MEP）途径中的DXS1、DXR基因的表达受到差异调节。这些基因参与植物的次生代谢产物合成，其表达变化可能影响匙叶甘青青蒿中药用成分的合成与积累。
此外，在胁迫信号调控基因表达方面，CRLK1、CRLK2、CaM6和ICE1等非生物胁迫信号调节转录本的表达出现差异。这意味着这些基因在匙叶甘青青蒿应对非生物胁迫的信号传递过程中发挥着重要作用，它们可能通过调控下游基因的表达，使植物更好地适应环境变化。
这些研究成果意义重大。首先，为深入了解匙叶甘青青蒿在极端环境下的生理和生化特性提供了关键线索，帮助人们明晰其适应策略，这对于保护这种濒危植物至关重要。其次，研究结果有助于推动高山植被保护策略的制定和实施，为维护整个喜马拉雅生态系统的平衡和稳定贡献力量。该研究成果发表在《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects》上，引起了相关领域的广泛关注。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：一是组织培养技术，利用该技术获得用于实验的匙叶甘青青蒿幼苗，并对其进行标准化培养。二是设置不同的胁迫处理，精确模拟低温、干旱和高温等非生物胁迫环境，以便观察植物的响应。三是采用分子生物学技术，如基因表达分析，检测相关基因的表达变化情况，从而深入探究植物在分子层面的响应机制 。
研究结果部分，首先是 “Multiple abiotic stresses differentially affect plant biomass and ICE1 expression”，通过对比不同胁迫处理下和对照组的植物形态及干重，发现低温（10°C）、干旱和高温胁迫显著降低植物生物量，说明这些胁迫对植物生长有负面影响，且可能与ICE1基因调控有关。
研究结论表明，低温、干旱和高温胁迫对匙叶甘青青蒿的生长、生理生化指标和基因表达产生了多方面的影响。在讨论部分，研究人员指出，匙叶甘青青蒿作为高海拔植物，长期面临复杂多变的环境，这些研究结果揭示了其应对非生物胁迫的部分机制。但目前的研究只是初步探索，未来还需要进一步深入研究，以全面了解其适应极端环境的分子机制，为保护这种珍贵的药用植物和高山生态系统提供更坚实的理论基础。总之，该研究为后续相关研究开辟了新的方向，具有重要的理论和实践意义。
