盐生植物在盐水和淡水滴灌条件下的适应策略：重点关注转录因子和代谢途径

《Plant Cell Reports》：Adaptive strategies of halophytes to saline and freshwater drip irrigation: a focus on transcription factors and metabolic pathways

盐渍化土壤威胁全球农业可持续发展，本研究通过转录组和代谢组学分析，揭示Haloxylon ammodendron、Tamarix chinensis和Phragmites australis在盐水和淡水滴灌下的分子响应机制，发现三者分别通过离子运输与光合保护、次生代谢与氧化还原平衡、膜脂重塑与细胞壁调控增强耐盐性，为农业创新和盐土生态修复提供理论依据。

　　

摘要

土壤盐碱化对全球可持续农业构成了重大挑战。虽然盐水滴灌是解决淡水短缺问题的一个有前景的方案，但其广泛应用受到大多数植物耐盐性的限制。盐生植物——天然适应盐碱环境的植物——为研究盐胁迫耐受机制提供了宝贵的见解。本研究通过转录组学和代谢组学分析，系统地研究了三种盐生植物Haloxylon ammodendron（H. ammodendron）、Tamarix chinensis（T. chinensis）和Phragmites australis（P. australis）在盐水和淡水滴灌条件下的根际分子响应。这两种灌溉方法均降低了根际的土壤盐度，但离子动态引发了物种特异性的响应。在盐水灌溉条件下，H. ammodendron激活了与离子转运和光合作用相关的基因，其中转录因子（TFs）如FAR1和bHLH与参与异喹啉生物碱合成的基因表现出强烈的共表达关联，从而增强了抗氧化能力。在T. chinensis中，WRKY和MYB类转录因子与苯丙素类化合物相关的基因表达模式及辅因子生物合成密切相关，从而增强了次生代谢和光合作用效率。相反，P. australis下调了AP2/ERF和NAC类转录因子，这些转录因子与亚油酸代谢相关基因及细胞壁结构基因表现出协调的表达模式，最终增强了活性氧（ROS）的清除能力。淡水灌溉则揭示了不同的调控策略：H. ammodendron优先进行钼辅因子代谢和萜类化合物生物合成；T. chinensis激活了几丁质和油菜素内酯途径；P. australis增强了MAPK信号传导和过氧化氢代谢。总体而言，H. ammodendron保持了离子稳态和光保护作用，T. chinensis》侧重于次生代谢和氧化还原平衡，而P. australis》则关注膜脂质重塑和结构调节。这些发现突出了提高盐耐受性的精确分子途径，并为在农业创新和盐碱土壤生态修复中利用盐生植物特性提供了基础。

图形摘要

土壤盐碱化对全球可持续农业构成了重大挑战。虽然盐水滴灌是解决淡水短缺问题的一个有前景的方案，但其广泛应用受到大多数植物耐盐性的限制。盐生植物——天然适应盐碱环境的植物——为研究盐胁迫耐受机制提供了宝贵的见解。本研究通过转录组学和代谢组学分析，系统地研究了三种盐生植物Haloxylon ammodendron（H. ammodendron）、Tamarix chinensis（T. chinensis）和Phragmites australis（P. australis）在盐水和淡水滴灌条件下的根际分子响应。这两种灌溉方法均降低了根际的土壤盐度，但离子动态引发了物种特异性的响应。在盐水灌溉条件下，H. ammodendron激活了与离子转运和光合作用相关的基因，其中转录因子（TFs）如FAR1和bHLH与参与异喹啉生物碱合成的基因表现出强烈的共表达关联，从而增强了抗氧化能力。在T. chinensis中，WRKY和MYB类转录因子与苯丙素类化合物相关的基因表达模式及辅因子生物合成密切相关，从而增强了次生代谢和光合作用效率。相反，P. australis下调了AP2/ERF和NAC类转录因子，这些转录因子与亚油酸代谢相关基因及细胞壁结构基因表现出协调的表达模式，最终增强了活性氧（ROS）的清除能力。淡水灌溉则揭示了不同的调控策略：H. ammodendron优先进行钼辅因子代谢和萜类化合物生物合成；T. chinensis激活了几丁质和油菜素内酯途径；P. australis增强了MAPK信号传导和过氧化氢代谢。总体而言，H. ammodendron保持了离子稳态和光保护作用，T. chinensis》侧重于次生代谢和氧化还原平衡，而P. australis》则关注膜脂质重塑和结构调节。这些发现突出了提高盐耐受性的精确分子途径，并为在农业创新和盐碱土壤生态修复中利用盐生植物特性提供了基础。

图形摘要