水分亏缺与盐胁迫下印度檀香形态生理时序变化及基因表达分析揭示黄檀为优选宿主

本研究针对珍贵芳香树种印度檀香(Santalum album L.)在水分亏缺和盐胁迫下面临的生长挑战，系统评估了五种宿主植物对其形态生理的调节作用。研究发现，黄檀(Dalbergia sissoo)能显著增强檀香的生长性能、水分关系和光合能力，并上调SOS1、NHX1/2及抗氧化基因表达，为逆境条件下檀香栽培的宿主选择提供了关键理论依据和实践指导。

　　

在全球气候变化加剧的背景下，水分短缺与土壤盐渍化已成为制约农林生产的重要环境胁迫因素。据统计，全球超过20%的耕地和38%的陆地面积正遭受盐胁迫与干旱的双重威胁，预计到2050年，约50%的耕地可能因盐渍化而丧失生产能力。面对这一严峻挑战，开发耐逆作物品种及生态修复策略显得尤为重要。其中，印度檀香(Santalum album L.)作为一种具有极高经济价值的半寄生性芳香树种，因其能适应贫瘠土壤且需较低投入的特性，成为退化地生态修复与可持续农业的理想候选树种。然而，檀香作为半寄生植物，其生长高度依赖宿主植物提供水分和养分，尤其在逆境条件下如何通过宿主关联增强其抗逆性，尚缺乏系统研究。

为此，Kumar等研究人员在《BMC Plant Biology》发表了最新研究成果，通过分析水分亏缺、盐胁迫及其复合胁迫下檀香与不同宿主植物的互作效应，揭示了黄檀(Dalbergia sissoo)作为最优宿主在提升檀香抗逆性中的关键作用，并从基因表达层面阐明了其生理机制。

研究人员主要采用了以下关键技术方法：在控温控湿的遮荫网室中进行盆栽试验，设置不同水分与盐分处理；定期测量檀香形态指标（株高、地径、鲜重与干重）与生理参数（相对含水量、水势、渗透势、叶绿素含量、光合速率及Na⁺/K⁺比）；采用实时荧光定量PCR技术分析离子稳态基因(SOS1, NHX1, NHX2)与抗氧化酶基因(SOD, CAT, APX)的表达模式；并运用主成分分析(PCA)综合评价宿主与胁迫互作效应。

研究结果方面：

Above ground traits

檀香的地上部分生长在所有胁迫下均受抑制，复合胁迫造成的降幅最大。接种黄檀的檀香在株高、鲜重与干重方面表现最佳，尤其在18–24个月时株高达139.13 cm，显著高于其他宿主组合。地径生长也以黄檀处理最为突出。

Plant Water Relations

水分关系参数显示，胁迫导致檀香叶片相对含水量(RWC)、水势(ψ_w)与渗透势(ψ_s)下降，复合胁迫下ψ_w降至-2.31 MPa。接种黄檀的植株能维持较高RWC(79.41%)与相对较好的水分状态，说明其有效缓解了胁迫引起的水分亏缺。

光合特性与离子平衡

叶绿素含量与光合速率在胁迫下显著降低，复合处理下光合速率降幅达15.4–49.65%。Na⁺/K⁺比升高，尤以复合胁迫下最高（0.882）。黄檀为宿主的檀香则表现出较高的叶绿素含量(2.70 mg/g FW)与光合速率(9.25 μmol CO₂ m^?2 s^?1)，离子平衡能力最佳。

Below ground traits

根部性状中，根长、鲜重与干重均在胁迫下受抑制，复合胁迫下根长减少64.89%。黄檀作宿主时根长可达71.66 cm，根系发育最好，显示其增强了对水分与养分的获取能力。

Haustoria形成

胁迫显著抑制檀香吸器数量，而黄檀作为宿主时吸器数最多（27个），表明其能促进寄生连接建立，从而增强资源转移效率。

主成分分析

PCA分析进一步证实黄檀在所有处理中均与生长和生理正相关性状（如SL, RL, RWC, Pn）紧密聚集，说明其宿主支持作用最具稳定性与广适性。

基因表达分析

分子机制研究表明，与黄檀共生的檀香在复合胁迫下SOS1、NHX1、NHX2等离子调控基因及SOD、CAT、APX等抗氧化基因表达显著上调，说明其通过增强离子区隔化和活性氧清除能力有效缓解了胁迫伤害。

综上所述，本研究阐明在水分亏缺与盐胁迫环境下，黄檀作为宿主可通过改善檀香水分状况、促进光合作用、维持离子平衡并激活关键抗逆基因表达，显著提升其生长与生理韧性。该发现不仅为檀香在盐渍与干旱地区的栽培提供了可靠的宿主选择策略，也为半寄生植物–宿主互作的生理分子机制提供了深入见解，对推动边际土地可持续利用与芳香树种生态栽培具有重要意义。