铝胁迫下大麦根系木栓质可塑性的调控机制及其在作物抗逆性中的意义

为解决酸性土壤中铝(Al)毒害抑制植物生长的难题，研究人员通过生理学、组织化学和LCM RNA测序技术，系统研究了大麦(Hordeum vulgare L.)根系在Al胁迫下木栓质(suberin)沉积的调控机制。研究发现Al诱导通过ABA信号通路促进木栓质合成，而硅(Si)可逆转该过程，这为培育抗Al毒作物提供了新思路。

　　

铝(Al)作为地壳第三丰富的元素，在酸性土壤中会释放出具有强毒性的Al³⁺离子，严重制约农作物生长。有趣的是，第二大元素硅(Si)却能缓解Al毒害。这项研究以对Al敏感的大麦为模型，揭示了根系特殊细胞壁组分——木栓质(suberin)在应对Al胁迫中的关键作用。

实验发现，Al处理显著促进了大麦根系内皮层木栓质沉积，而Si的添加能逆转这一现象。通过激光捕获显微切割(LCM)结合RNA测序技术，研究人员精确解析了表皮、皮层、内皮层和中柱四种根组织中基因表达谱，发现Al诱导的木栓质合成主要受脱落酸(ABA)信号通路调控。使用ABA合成抑制剂氟啶酮(fluridone)和木栓质突变体的验证实验，进一步证实了ABA在Al响应中的核心地位，以及木栓质对Al吸收的调控作用。

这项研究不仅阐明了Al胁迫与木栓质生物合成之间的复杂互作网络，更为培育适应酸性土壤的高产作物提供了理论依据。木栓质作为天然的根系屏障，其可塑性调控可能成为未来作物抗逆育种的新靶点。