番茄的双重应激反应：UV-B辐射和干旱会触发不同的分子通路

《Horticulture, Environment, and Biotechnology》：Dual stress responses in tomato: UV-B radiation and drought trigger distinct molecular pathways

番茄在干旱与UV-B复合胁迫下的生理响应及关键基因表达调控机制研究。通过生理生化分析和转录组学，发现低剂量（5% PEG+1h UV-B）具有促进植物生长的享利效应，而高剂量（20% PEG+180min UV-B）导致47.2%株高抑制但维持生理功能。UV-B显著诱导抗氧化基因（SOD/POD/CAT/GPX），干旱激活HSP21/HSP90及SlPIP水通道蛋白基因，复合胁迫下DREB基因表达达峰值。热图分析显示胁迫响应基因网络差异显著，为多胁迫互作机制研究提供新视角。

　　

摘要

植物在其环境中可能同时面临多种胁迫因素，它们具有感知并快速适应这些胁迫条件的调控机制。本研究探讨了番茄在干旱和UV-B辐射作用下的生理、生化和分子变化。所获得的结果对于开发抗胁迫因素导致的产量损失的育种和控制策略具有重要意义。尽管胁迫因素会抑制植物生长高度，但低剂量（5%聚乙二醇（PEG）和1小时的UV-B辐射具有“荷尔蒙效应”，反而促进了植物高度的增加。通过生化和分子分析，确定了20% PEG + 180分钟UV-B辐射的剂量：该剂量使植物高度减少了47.2%，同时保持了其生理功能。作为膜损伤指标的丙二醛水平也因胁迫处理而升高。抗氧化基因（lySOD、lyPOD、CAT和lyGPX）的活性大多在UV-B胁迫下被诱导。胁迫因素显著降低了基因组模板的稳定性。干旱和UV-B胁迫组的基因组模板稳定性（GTS）最低，分别为67.1%，其次是UV-B单独处理组和PEG单独处理组，分别为75.6%和80.7%。在UV-B处理组中，lyPARP1和lyBARD1基因的表达上调，而在干旱组中lyKU70基因的表达也呈现上调趋势。HSP21和HSP90基因在干旱组中的表达最高。所有水通道蛋白基因（SlPIP1;1、SlPIP1;3、SlPIP1;7）在干旱处理下均表达上调。干旱胁迫相关基因ERF1和LEA的表达在干旱条件下增加最为显著；WRKY70基因在UV-B处理下表达增加；而DREB基因在干旱+UV-B组合处理下的表达达到最高水平。热图分析显示，对于干旱胁迫，最强的基因表达调控因子是水通道蛋白SlPIP1;1、SlPIP1;3和SlPIP1;7以及抗氧化基因lySOD；对于UV-B胁迫，最强的因子是lySOD和lyPOD；对于DNA损伤修复基因lyPARP1也是如此。在干旱和UV-B组合处理中，lyHSP70和lySGR1被认为是最有效的调控因子。整体分析结果表明，单独或联合胁迫处理对研究中涉及的胁迫相关基因表达具有显著的调控作用。