東北地理所在利用灌溉方式提高大麥低溫抗性方面取得進展
低溫導致作物植株細胞膜通透性改變、限制光合碳同化能力，對作物生產造成極大影響。根際微生物通過代謝調節(jié)、細菌細胞外多糖產生、抗氧化防御和促進根系生長等方式幫助作物應對環(huán)境脅迫。分根區(qū)干旱灌溉已被廣泛用于調節(jié)作物根系發(fā)育和緩解環(huán)境脅迫，但現有的研究主要關注干旱和鹽脅迫下作物的生理機制，對灌溉誘導的根系代謝和根際微生物組的改變如何促進低溫抗性的見解有限。
東北地理所作物生理與栽培學科組研究了不同灌溉方式對大麥低溫脅迫的響應過程，利用酶組學、代謝組、轉錄組和微生物組技術探究大麥對分根區(qū)干旱灌溉的響應以及低溫抗性誘導過程。研究發(fā)現，相對于充分灌溉，分根區(qū)干旱灌溉的大麥植株在低溫條件下表現出更強的凈光合速率、氣孔導度和Fv/Fm以及較低的相對電導率；酶組學分析顯示分根區(qū)干旱灌溉增強了大麥根系的抗氧化系統。這些結果表明，分根區(qū)干旱灌溉可能是通過灌溉管理提高作物抗逆性的可行策略。代謝組學分析顯示，分根區(qū)干旱灌溉在低溫下促進根中谷胱甘肽和9-十八烯酰胺的積累，轉錄組分析數據證實了這一點。同時，外源添加試驗證明了分根區(qū)干旱灌溉募集的核心微生物Sphingobium和Mortierella可以提高大麥根中谷胱甘肽含量并增強植物低溫抗性。該研究結果為灌溉介導的植物耐低溫機制提供了新的見解，對作物的可持續(xù)管理有著十分重要的實際意義。
成果發(fā)表在植物學經典期刊The Plant Journal上。東北地理所項目聘用穆朋和碩士生葉凡（已畢業(yè)）為論文共同第一作者，李向楠研究員為通訊作者。研究得到中國科學院戰(zhàn)略性先導研究計劃（XDA28020400）、國家自然科學基金（32372228）和Danmarks Frie Forskningsfond（0217-00084B）共同資助。
論文信息：
Mu,P.,Ye,F.,Liu,X.,Zhang,P.,Liu,T. and Li,X. (2025),Partial root-zone drying irrigation enhances synthesis of glutathione in barley roots to improve low temperature tolerance. Plant J,121: e70026. https://doi.org/10.1111/tpj.70026
https://doi.org/10.1111/tpj.70026
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