花青素协同调控山药(Dioscorea opposita)盐碱胁迫的生理与转录组机制解析

【编辑推荐】面对全球土壤盐渍化威胁作物生产的难题，来自国内的研究团队以药用作物山药(Dioscorea opposita)为研究对象，通过分析盐碱胁迫下紫/绿表型植株的根系形态、花青素含量、抗氧化酶(SOD/POD/CAT)活性及RNA-seq数据，揭示花青素通过调控叶片解剖结构(MDA含量降低30%)和代谢通路关键基因表达，显著增强块茎作物的抗逆性，为作物耐盐碱育种提供新靶点。

　　

土壤盐渍化正成为威胁全球作物生产的重大环境问题。作为第四大根茎类作物，山药(Dioscorea opposita Thunb.)因其突出的食用和药用价值备受关注。研究团队发现，盐碱胁迫会显著抑制山药珠芽苗生长，同时诱导紫色表型产生。有趣的是，紫色植株的上表皮厚度和海绵组织厚度较绿色植株减少20%，而MDA(丙二醛)含量降低更为显著；下表皮厚度却增加15%。抗氧化酶检测显示，绿色植株的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性分别比紫色植株高1.8倍、2.3倍和1.5倍。

转录组(RNA-seq)分析揭示了更深入的机制：盐碱胁迫下，紫色与绿色植株差异表达基因主要富集在花青素合成相关代谢通路。这些基因通过调控苯丙烷代谢途径关键酶活性，促使紫色植株花青素含量提升40%，进而优化叶片解剖结构并增强氧化应激防御能力。该研究不仅阐明了花青素协同增强山药盐碱抗性的双通道机制（生理结构调整与基因表达调控），更为块茎作物抗逆育种提供了可操作的新靶点。