实验室叶武威研究员团队揭示PEG干旱影响棉花淀粉粒合成的分子机制

作者：棉花生物学国家重点实验室 日期：2023-01-03 访问量：

实验室叶武威研究员团队对聚乙二醇（PEG）模拟干旱和土壤干旱对棉花造成的影响进行了研究，发现在水势一致的情况下棉花抵御PEG模拟干旱和土壤干旱时淀粉粒的形成存在明显差异，本研究解析了棉花在应对不同干旱胁迫时的反应，为探究棉花抵御干旱胁迫提供了理论依据。相关研究结果以“Starch granules of the sugar-pathway were eliminated under the stress of PEG-drought compared with Soil-drought”为题在线发表在农林科学1区Top期刊《Industrial Crops & Products》（IF="6.449）上。

目前，对植物进行模拟干旱实验大多数情况下选择使用PEG，而PEG模拟的干旱胁迫与土壤的自然干旱胁迫是否一致，以及植物对两种干旱胁迫的响应是否存在差异尚不清楚。

本研究利用生理学、细胞生物学、分子生物学和转录组学等手段探究了棉花响应不同干旱胁迫的差异，发现PEG模拟干旱和土壤干旱胁迫都能对棉花幼苗造成水分胁迫，使其脱水萎蔫，可溶性蛋白、脯氨酸、丙二醛的含量及超氧化物歧化酶的活性在两种胁迫下表现出相似的变化。通过观察叶绿体结构发现，PEG模拟干旱胁迫下淀粉积累不明显，而土壤干旱下淀粉在叶绿体中大量积累。土壤干旱胁迫下的棉花幼苗中与糖合成、糖代谢、糖转运等基因的差异表达高于PEG模拟干旱胁迫。以上结果表明，PEG模拟干旱在研究脱水对棉花造成的生理影响时可以模拟土壤干旱，但在研究干旱胁迫对棉花糖途径的影响时不适用。该研究为解析棉花应对不同干旱胁迫的分子机理奠定了理论基础。

论文第一作者为中棉所博士研究生戴茂华，叶武威研究员为通讯作者。该研究得到了国家现代农业产业技术体系的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2022.116158

棉花抵御PEG模拟干旱和土壤干旱胁迫的分子机制模型