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原創(chuàng) 鄭茜杰

鹽脅迫嚴重影響植物生長、危害農業(yè)生產以及糧食安全，是植物面臨最大的非生物脅迫之一。為了響應鹽脅迫，植物在長期進化中形成了多種適應性機制，包括調節(jié)離子和滲透穩(wěn)態(tài)、激素信號途徑以及活性氧信號途徑等。

近年來，中國科學院昆明植物研究所吳建強研究團隊在寄生植物菟絲子介導的寄主植物間信號傳遞研究領域取得了一系列進展。菟絲子可以同時寄生鄰近的兩個甚至多個寄主植物，建立菟絲子連接的植物群體。在這個群體中，菟絲子不僅在寄主植物間轉運mRNA、microRNA和蛋白質等物質，還能傳遞多種脅迫信號。植物在受到某種脅迫后，通常會進入一種啟動狀態(tài)（priming），使植物能夠對后續(xù)的脅迫做出更快速和強烈的反應。吳建強團隊前期研究發(fā)現，在菟絲子連接的兩棵黃瓜植物中，當一棵寄主植物受到鹽脅迫時，系統性信號會通過菟絲子從受鹽脅迫的黃瓜傳遞到另一棵黃瓜，使其耐鹽性增強。然而，其具體機制還不清楚。

該團隊繼續(xù)圍繞上述科學問題進行了深入研究。團隊利用CRISPR/Cas9制備了多個信號通路突變體，采用多種生理生化手段結合轉錄組分析發(fā)現，在菟絲子連接的兩棵煙草植物組成的植物群體中，當受脅迫的信號發(fā)射者植物中的獨腳金內酯、活性氧或脫落酸途徑缺失時，與之相連的信號接收者耐鹽性會增強，表明這些途徑在正常情況下抑制了菟絲子介導的系統性鹽脅迫信號的傳遞。研究還發(fā)現獨腳金、活性氧和脫落酸途徑負調控系統性priming信號的作用。轉錄組數據也表明，信號發(fā)射者植物中由獨腳金內酯調節(jié)的鹽誘導系統性信號可能也會影響信號接收者植物中的活性氧和脫落酸信號通路，三者間通過復雜的互作網絡調控菟絲子介導的系統性信號。該研究揭示了植物激素和活性氧在菟絲子介導的植物間通訊中的重要調控作用，對于理解菟絲子傳遞的鹽脅迫相關系統性信號傳遞具有較好的理論意義。

該研究成果以Strigolactones,ROS and ABA Regulate Systemic Salt-Tolerance Priming Signals Between Dodder-Connected Tobacco Plant為題在線發(fā)表在植物學雜志Plant,Cell & Environment上，中國科學院昆明植物研究所博士研究生鄭茜杰為該論文第一作者，吳建強研究員為通訊作者。該項目得到國家自然科學基金項目、云南省應用基礎研究計劃重點項目、“云嶺學者”和“興滇英才”項目以及中國科學院西部之光計劃等項目經費的支持。

圖1 信號發(fā)射植物中的獨腳金內酯信號通路調節(jié)信號接收植物的轉錄組重構