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(dǎo)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(chǎn)造成極大影響。根際微生物通過代謝調(diào)節(jié)、細菌細胞外多糖產(chǎn)生、抗氧化防御和促進根系生長等方式幫助作物應(yīng)對環(huán)境脅迫。分根區(qū)干旱灌溉已被廣泛用于調(diào)節(jié)作物根系發(fā)育和緩解環(huán)境脅迫，但現(xiàn)有的研究主要關(guān)注干旱和鹽脅迫下作物的生理機制，對灌溉誘導(dǎo)的根系代謝和根際微生物組的改變?nèi)绾未龠M低溫抗性的見解有限。
東北地理所作物生理與栽培學(xué)科組研究了不同灌溉方式對大麥低溫脅迫的響應(yīng)過程，利用酶組學(xué)、代謝組、轉(zhuǎn)錄組和微生物組技術(shù)探究大麥對分根區(qū)干旱灌溉的響應(yīng)以及低溫抗性誘導(dǎo)過程。研究發(fā)現(xiàn)，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(xiàn)出更強的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和Fv/Fm以及較低的相對電導(dǎo)率；酶組學(xué)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(tǒng)。這些結(jié)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(xué)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(zhuǎn)錄組分析數(shù)據(jù)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(jié)果為灌溉介導(dǎo)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(xué)經(jīng)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(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)研究計劃（XDA28020400）、國家自然科學(xué)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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