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干旱严重威胁粮食安全与可持续发展。研究人员选取耐旱谷子品种中谷 2 和普通品种安 04 的根，运用转录组学和代谢组学技术，探究谷子耐旱相关代谢通路。结果发现中谷 2 可通过多种代谢变化提升耐旱性，该研究为作物遗传改良奠定基础。
干旱已成为粮食安全和可持续发展的严重威胁。研究植物的耐旱机制对于培育耐旱作物至关重要，这有助于解决粮食安全问题。本研究旨在探索谷子（Setaria italica L.）的耐旱相关代谢途径。研究人员选取了耐旱谷子品种中谷 2 和普通品种安 04 的根，通过转录组学（transcriptomics）和代谢组学（metabolomics）对两个品种在干旱胁迫下的生长变化、离子含量、差异表达基因和代谢物进行了对比分析。
在干旱条件下，两个品种的根长均显著增加（“中谷 2”＞“安 04”）。中谷 2 中 K+、Ca2+和 NO3?的含量显著上升。在磷脂代谢方面，中谷 2 的磷脂酶 D（phospholipase D）基因表达下调，肌醇（inositol）和乙醇胺（ethanolamine）的含量增加。甘氨酸（glycine）和丝氨酸（serine）的相对含量上升，且甘氨酸 - 丝氨酸代谢中编码丝氨酸羟甲基转移酶（serine hydroxymethyltransferase）的基因表达上调。在黄烷酮（flavanone）代谢中，中谷 2 的酪氨酸（tyrosine）、香豆酸（coumaric acid）、柚皮苷 - 7 - O - 葡萄糖苷（naringenin - 7 - O - glucoside）、阿魏酸（ferulic acid）和香草酸（vanillic acid）的含量增加，编码 4 - 香豆酰 - CoA 连接酶（4 - coumarate - CoA ligase）和莽草酸 - O - 羟基肉桂酰转移酶（shikimate - O - hydroxycinnamoyltransferase）的基因表达水平也上调。
综合分析表明，中谷 2 通过促进甘氨酸 - 丝氨酸代谢和黄烷酮代谢，阻止了活性氧（reactive oxygen species）的积累，从而提高了耐旱性。与此同时，中谷 2 可能还延缓了磷脂的分解，进而在干旱胁迫下维持了质膜（plasma membrane）的稳定性。本研究为育种提供了重要的见解，为未来作物遗传改良奠定了基础。
