墨尔本大学研究组提出两种独特的耐盐性机制(2020.2.17 iPlants)

2020年2月13日，墨尔本大学 Ute Roessner教授课题组在Plant Communications上在线发表题为“Integrative Multi-Omics Analyses of Barley Rootzones Under Salinity Stress Reveal Two Distinctive Salt Tolerance Mechanisms”的研究论文。

一样的植物物种必然依頼相同的机制来扺御根外的高盐度胁迫吗？只要是同物种，不同的农作物基因型亦可以倚赖同样的生物基因工程或杂交方式来提高其耐盐能力吗？墨尔本大学的一队硏究小组对以上的问题进行了间接验证。

在本篇硏究中，小组检测了在盐胁迫下幼苗根部生长拥有相当大区别的两个大麦物种：驯化品种（Clipper）和地方品种（Sahara）的多重组学（转录组，代谢组，脂质组）变化。同时，小组亦设计了新型的广义线性数学模型，以确定对盐处理丶基因型丶及根区（包括发育区Z1，伸展区Z2，以及成熟区Z3）的特有差异基因表达（DEG）和特有差异代谢物或脂质含量（DAM）。基于DEG和DAM的統计学过度表现分析（statistical over-representation analysis）指出，苯丙烷类生物合成（phenylpropanoid biosynthesis）是所有观察到的根部盐度反应当中最具统计学显著性的。而与多重组学整合分析一致的是，组织学证据亦指出仅在Clipper Z2的硬壁细胞壁上发现了强烈的盐诱导木质素（lignin）浸渍，而整个Sahara Z2的木脂蛋白（suberin）沉积亦检测出独特的含量提升。这项发现表明了基因型之间有着两种不同的盐诱导质外体流动的调节。再者，根据植物系统层面的表达相关网络分析（global coexpression correlation analysis）与组织学化合物定位分析发现，Clipper所有根区內负责控制共生质流动的胼胝质（callose）沉积量几乎与盐度无关，而在Sahara根区当中callose的沉积则明显减少。

综上所述，小组提出了Clipper（维持生长）和Sahara（巩固防盐）的两种独特的耐盐性机制，为提高作物的可塑性以应对日益恶化的全球土壤盐碱化提供了重要的线索。同时，亦为大麦根部多层组学的硏究提供了穏固的基础和珍贵的硏究资源。