《South African Journal of Botany》：The role of jasmonic acid in enhancing drought resilience in mangroves: from signaling to restoration
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红树林干旱胁迫中茉莉酸（JA）的生理调控机制及生态应用潜力研究。通过整合基因组学与蛋白质组学证据，揭示JA通过降解JAZ抑制蛋白激活MYC2等转录因子，促进抗氧化系统、渗透调节及细胞壁重构，从而增强抗旱性。该机制在盐胁迫和重金属胁迫中已有部分验证，但干旱特异性研究仍不足，提出分子-生态整合研究框架以指导红树林保育。
作者名单：易涵（Yi Han）、穆卡达斯·努尔（Muqadas Noor）、孟英黄（Meng Ying Huang）、王雯娜（Wenna Wang）、穆罕默德·安瓦尔（Muhammad Anwar）、杜彦军（Yanjun Du）
所属机构：中国海南大学热带农业与林业学院（农业与农村事务学院，乡村振兴学院）
摘要
红树林生态系统为海岸线提供了重要的保护作用，并具有碳封存能力，但由于气候变化，它们正日益面临干旱的威胁。本文综述了茉莉酸（Jasmonic Acid, JA）在增强红树林抗旱能力方面的潜在作用。虽然茉莉酸已被广泛认为是模式植物中生物胁迫反应的关键调节因子，但来自红树林系统的新证据表明，在胁迫条件下，茉莉酸信号通路会以保守的方式被激活。本文探讨了红树林特有的生理适应机制，并结合基因组学和蛋白质组学数据，提出了一种基于茉莉酸的抗旱机制。该机制通过已知的茉莉酸信号通路发挥作用：干旱诱导的茉莉酸合成会导致JASMONATE ZIM DOMAIN（JAZ）抑制蛋白的降解，从而释放如MYC2这样的转录因子，这些转录因子会激活下游的胁迫响应程序，包括增强抗氧化系统、积累渗透调节物质以及调节细胞壁重塑过程，这些过程对于维持水分亏缺条件下的细胞功能至关重要。本文强调了基于茉莉酸的生物技术应用在红树林保护和恢复中的潜力，并指出了当前研究中的关键空白，同时提出了一种结合分子生物学与生态管理的综合方法，以保护红树林生态系统。
引言
红树林是世界上最多样化和生产力最高的沿海生态系统之一，为地球提供了重要的生态服务，如海岸线稳定、碳封存、养分循环以及为多种海洋和陆地生物提供栖息地（Das等人，2022年；Singh等人，2025年）。红树林主要分布在热带和亚热带海岸线，对缓解风暴潮和海平面上升等与气候相关的破坏起着关键作用。然而，全球气候变化对这些生态系统构成了日益严重的威胁，其中干旱是一种相对较少被关注的胁迫因素，它影响着红树林的分布、生产力和长期抗逆性。由于气候变化导致的降水模式和淡水供应的变化，大多数红树林地区的干旱频率和强度都在增加（Kikstra等人，2022年）。
长期干旱会降低土壤的水分势，增加盐分胁迫，限制光合作用产生的碳同化，从而导致氧化损伤，最终阻碍红树物种的生长和存活（Jiang等人，2021年）。尽管关于干旱对红树林生态影响的研究越来越多，但人们对红树植物如何感知、适应和响应水分短缺的生理和生化机制知之甚少。
干旱胁迫会导致红树气孔关闭、水分传导能力改变以及离子平衡失调，同时还会增加活性氧（ROS）的产生。因此，需要在生化层面上发展强大的抗氧化和渗透调节系统（Jiang, Brodribb等人，2021年；Parida和Jha，2010年）。植物激素的严格调控协调了环境感知与下游代谢和转录反应之间的响应。脱落酸（Abscisic Acid, ABA）一直被认为是干旱响应的主要调控因子，尤其是在气孔调节和快速水分保存方面（Jiang等人，2021年；Rhaman等人，2025年）。
然而，越来越多的证据表明，ABA不足以完全解释红树林的抗旱能力，尤其是在长期或反复的胁迫条件下，如红树林生境中所遇到的情况。其他植物激素，如茉莉酸（JA）和水杨酸（SA），也已成为非生物胁迫响应的关键介质，它们调节抗氧化反应、渗透调节物质响应、细胞保护以及胁迫适应（Kim等人，2021年；Wasternack，2020年）。然而，大多数关于红树林干旱胁迫的研究集中在生态学视角和ABA相关过程上，对更广泛的激素信号通路关注较少。茉莉酸传统上与食草动物防御和病原体防御相关，但现在越来越被认为是植物非生物胁迫耐受性的主要调节因子，包括盐分、重金属暴露和水分亏缺。茉莉酸信号通路调节活性氧的清除、细胞壁重塑和渗透平衡以及转录重编程，这些都对干旱适应至关重要（Ghorbel等人，2021年；Zhang等人，2020年）。在某些红树物种（如Avicennia marina和Kandelia obovata）中，也观察到茉莉酸合成和信号成分的基因组学和蛋白质组学响应，表明茉莉酸在红树胁迫响应中具有功能性作用（Li等人，2021年；Natarajan等人，2021年）。不过，这些证据大多来自盐分和重金属胁迫实验。因此，基于在重金属和盐分胁迫下观察到的共同胁迫响应机制，可以推测茉莉酸有助于红树林的抗旱性。建立茉莉酸信号通路与红树林抗旱性之间的因果关系仍是未来研究的重要方向。图1展示了一个概念模型，说明了茉莉酸在介导红树林对干旱的生理和生化响应中的作用。
本文旨在总结现有关于茉莉酸在调节红树植物抗旱性中的作用的信息，特别是生理、生化和分子过程。在本文中，我们将讨论茉莉酸信号通路在红树林抗旱响应中的更广泛背景，并将其与其他主要的与干旱相关的植物激素进行比较。同时，我们还将指出当前以红树林为中心的研究的主要局限性和实验空白，并探讨基于茉莉酸的发现对红树林恢复和气候适应性海岸管理的意义。
章节摘要
红树物种的干旱胁迫及其促成因素
严重的干旱事件会显著影响桡足类动物群落和红树林食物链，因为耐胁迫物种会降低营养级复杂性并改变河口生态系统动态（Campos等人，2022年）。21世纪预计的海平面上升可能会减轻红树林森林的干旱强度，但尚不清楚红树林是否能够扩展其向内陆的边界（Mafi-Gholami等人，2020年）。光化学反射指数（PRI）是一种有效的研究工具...
红树林的干旱胁迫：生态和生理背景
植物的发育和胁迫响应调节在很大程度上依赖于植物激素茉莉酸（JA）。最近的研究扩展了我们对JA对植物生理影响的理解，特别是在代谢、信号转导和感知机制方面。研究表明，JA与其他植物激素协同作用，使植物能够有效应对来自生物和非生物来源的胁迫（Liu和Timko，2021年）。
茉莉酸：植物胁迫中的生物合成、信号传导和生物功能
植物利用茉莉酸（JA）作为抵御环境胁迫（包括盐胁迫、干旱和金属毒性）的主要防御机制。通过感知茉莉酸，植物接收生态信号，调节生理机制，从而在胁迫条件下生存（Ali和Baek，2020年）。植物依赖这种植物激素来管理生长、发育和胁迫响应，使其能够适应不利的环境条件（Ruan等人，2019年）。
转录因子在红树林抗旱中的作用：茉莉酸的视角
转录因子是植物在干旱胁迫和环境条件下生存的关键组成部分。它们调节基因表达，增强对胁迫的耐受性，并通过生理和分子适应促进植物存活。Avicennia marina中的AmNAC1表现出卓越的胁迫耐受性，增强了酵母和烟草对盐分、寒冷和干旱条件的抵抗力（Natarajan等人，2021年）。
茉莉酸在增强植物抗旱性中的机制
植物通过利用茉莉酸作为调节化合物来增强抗旱性并触发生理反应。多项研究表明，茉莉酸使植物能够调节信号通路、积累渗透调节物质并激活抗氧化防御机制，从而提高其对胁迫的耐受性。植物将JA作为主要保护机制，以增强对非生物胁迫因子的抵抗力（Kim等人，2021年）。
茉莉酸在植物生长和发育中的作用
植物利用茉莉酸（JA）作为主要的胁迫防御和发育调节因子，控制多种影响植物生长和胁迫耐受性的生理过程（M. Ghorbel等人，2021年）。包括JA在内的信号网络与多种植物激素协同作用，帮助植物抵御非生物胁迫（Wang等人，2020年）。茉莉酸对植物生长具有双重影响：在实验室条件下促进生长，同时也会引发...
茉莉酸在红树胁迫响应蛋白和酶中的作用
植物利用茉莉酸（JA）及其衍生物来应对环境胁迫，调节生长模式，控制发育过程，并调节激素信号通路。植物通过植物激素和分子途径之间的相互作用来实现胁迫耐受性和增强防御机制（Jasmonates通过结合环境信号...
对红树林保护和管理的启示
红树林为生态系统和生物多样性提供的关键服务，以及其在减缓气候变化中的作用，使其成为重要的环境资源。当前，多个科学机构认为红树林的保护和恢复是捕获碳、保护海岸线以及维持海洋和陆地生物多样性的关键方法。然而，包括森林砍伐和土地利用变化以及与气候变化相关的胁迫在内的多种挑战影响着红树林...
挑战与未来展望
了解茉莉酸在红树林干旱适应中的多方面生物功能既带来了科学机遇也带来了挑战。尽管茉莉酸在调节陆地植物非生物胁迫耐受性方面已被广泛认识，但其在红树物种中的分子通路仍仅部分被理解。红树林特有的潮间带环境（干旱胁迫、周期性洪水和高盐度）导致了复杂的胁迫相互作用...
结论
尽管直接针对干旱的验证有限，但根据在盐分和重金属胁迫下观察到的共同胁迫响应机制，可以推测茉莉酸有助于红树林的抗旱性。基因组学和蛋白质组学研究表明，茉莉酸信号通路在多种胁迫条件下（包括重金属暴露和盐分）在红树林中被激活。这些发现表明，茉莉酸可能通过共享通路（如抗氧化作用）有助于提高红树林的抗旱能力。
不适用
不适用
数据可应要求提供
本研究得到了海南大学研究启动项目基金（XJ2400005264）的支持
易涵（Yi Han）： 数据整理、初稿撰写、审稿与编辑。
穆卡达斯·努尔（Muqadas Noor）： 数据整理、初稿撰写、审稿与编辑、软件使用。
孟英黄（Meng Ying Huang）： 数据整理、初稿撰写、审稿与编辑、软件使用。
王雯娜（Wenna Wang）： 撰稿、审稿与编辑。
穆罕默德·安瓦尔（Muhammad Anwar）： 构思、验证、研究、监督、资源获取、初稿撰写、审稿与编辑。
杜彦军（Yanjun Du）： 构思...
