茉莉酸与脱落酸协同调控甘薯干旱耐受性的分子机制研究

本研究针对干旱胁迫下甘薯产量下降问题，通过分析干旱耐受型（Yan25）和敏感型（Xu32）品种中茉莉酸（JA）与脱落酸（ABA）的协同调控机制，发现JA和ABA通过正反馈机制分别主导不同品种的干旱响应，外源JA或ABA处理可恢复光合参数及抗氧化酶活性，为甘薯抗旱育种提供理论依据。

　　

论文解读

背景与问题
在全球温室效应加剧的背景下，干旱已成为限制作物产量的首要非生物胁迫因素，导致甘薯块根产量下降30%-60%。作为新垦荒地的先锋作物，甘薯虽不与主粮争地，但其分枝期对干旱极为敏感，严重影响块根产量和营养品质。此前研究发现，干旱胁迫下甘薯会积累活性氧（如O₂^?和H₂O₂），而抗氧化酶（SOD、POD）的活性与作物存活率密切相关。然而，茉莉酸（JA）和脱落酸（ABA）这两种激素如何协同调控甘薯干旱耐受性，仍是未解之谜。

研究设计与方法
江苏师范大学的研究团队以干旱耐受型品种Yan25和敏感型Xu32为材料，通过PEG模拟干旱胁迫，结合JA和ABA生物合成抑制剂（NDGA和FLU）处理，测定光合参数、抗氧化酶活性及激素含量。利用qPCR分析JA/ABA通路关键基因（如、）的表达，并克隆了JA合成关键基因进行功能验证。

研究结果

1. 干旱对甘薯幼苗的影响：干旱导致叶片萎蔫，Xu32的相对含水量（LRWC）下降53%，显著高于Yan25（44%），且生物量降幅更大（49% vs 29%）。

2. JA与ABA的品种特异性调控：

   • Xu32：干旱上调ABA合成基因，FLU（ABA抑制剂）处理反而促进JA积累，但抑制表达；外源JA通过激活和提升ABA含量，恢复抗旱性。
   • Yan25：干旱诱导JA合成基因高表达，NDGA（JA抑制剂）处理增加ABA含量，而FLU+JA通过提升ABA通路基因表达恢复抗旱性。

3. 正反馈机制：JA与ABA存在互作调控，如外源JA促进内源ABA合成，而ABA可缓解NDGA对JA合成的抑制。

4. 的功能：该基因通过调控JA合成增强根系抗旱性，为块根分化研究提供新靶点。

结论与意义
本研究首次揭示甘薯中JA与ABA的协同调控网络：干旱敏感品种依赖ABA通路，而耐受型品种以JA为主导，两者通过正反馈机制互作。外源激素处理可逆转抑制剂的不利效应，为分子设计育种提供理论支持。此外，的克隆为块根抗逆性改良奠定基础。论文发表于《Plant Physiology and Biochemistry》，为应对气候变化下的粮食安全挑战提供了新思路。