低氮胁迫下枸杞‘宁杞1号’幼苗的形态生理响应与转录调控机制解析

本研究针对枸杞(Lycium barbarum L.)在低氮(LN)胁迫下的适应机制展开多组学分析。通过形态学、生理生化及转录组测序技术，系统揭示了LN胁迫导致植株生物量下降、氮同化关键酶活性改变及抗氧化系统紊乱的分子基础。研究发现根/茎/叶组织中分别鉴定出3015/2032/3382个差异基因(DEGs)，KEGG分析表明氮代谢、苯丙烷类及黄酮合成通路显著富集。该研究为枸杞耐低氮品种选育提供了理论依据，论文发表于《Genomics》。

　　

氮素是植物生长发育的关键限制因子，全球约30%耕地存在氮缺乏问题。枸杞作为传统药食同源作物，其栽培常面临土壤贫瘠挑战，但关于枸杞响应低氮胁迫的分子机制尚未系统阐明。针对这一科学问题，中国研究人员以主栽品种‘宁杞1号’为材料，通过整合多组学技术揭示了枸杞适应低氮环境的调控网络，相关成果发表于《Genomics》。

研究采用水培体系构建低氮(0.25 mM NO₃
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)与对照(4 mM NO₃
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)处理组，采集21天苗龄样本。关键技术包括：(1)生理指标测定(株高、生物量、硝酸盐含量)；(2)抗氧化酶活性检测(SOD、POD、CAT)；(3)Illumina转录组测序(根/茎/叶组织各3次重复)；(4)KEGG/GO富集分析。

【形态生理特征】低氮处理导致株高降低23.1%，叶片硝酸盐含量下降68.4%，干重减少41.7%。SOD活性在根中提升2.1倍，而茎部NR(硝酸还原酶)活性降低57.3%，表明器官特异性响应。

【转录组分析】根中上调基因主要富集于苯丙烷生物合成(ko00940)，如4CL(4-香豆酸辅酶A连接酶)表达量增加4.8倍；叶中黄酮合成通路(ko00941)的CHS(查尔酮合成酶)基因显著激活。

【激素调控网络】生长素(IAA)在茎尖分生组织积累，与AUX/IAA家族基因表达模式高度相关，暗示激素信号参与形态重塑。

该研究首次绘制了枸杞低氮响应的多组织转录图谱，证实苯丙烷-黄酮代谢轴是适应氮胁迫的核心途径。发现的组织特异性调控模块(如根部抗氧化防御与叶部次生代谢强化)为分子设计育种提供了新靶点。研究提出的"氮信号-激素串扰-次生代谢重编程"理论模型，对理解木本植物氮利用效率具有普遍参考价值。