小麥是全球約40%人口的主糧，也是我國最重要的主糧作物之一，對保障我國及世界糧食安全具有重要意義。然而，隨著全球變暖加劇，干旱等災害事件發(fā)生的頻率、強度和持續(xù)時間均呈現(xiàn)顯著增強趨勢。干旱成為制約小麥產量提高的主要非生物逆境之一。因此，深入研究小麥抗旱機制、拓展小麥抗旱新途徑，對應對關鍵生育時期的干旱脅迫至關重要?？鼓驽憻挘≒riming）作為一種主動的逆境應對策略，在抗逆穩(wěn)產中具有較大的應用潛力，近年來受到高度關注?？鼓驽憻捠侵钢仓杲涍^前期適度的逆境處理后，誘導植株對此后再次出現(xiàn)的、嚴重的逆境脅迫表現(xiàn)出較強的耐性。植物響應逆境的信號調控網絡十分復雜，干旱鍛煉激活了許多受各種信號通路共同調控的基因表達，ABA和JA介導的信號調控網絡是調控下游基因應答的關鍵因子。關于ABA和JA響應生物和非生物脅迫的信號途徑已經研究很多，但ABA和JA如何參與干旱鍛煉誘導耐旱性形成的過程還未見報道。

近日，南京農業(yè)大學農業(yè)農村部小麥區(qū)域技術創(chuàng)新中心研究團隊在The Crop Journal在線發(fā)表了題為“Abscisic acid and jasmonic acid are involved in drought priming-induced tolerance to drought in wheat”的研究論文，發(fā)現(xiàn)干旱脅迫下經過干旱鍛煉植株能維持較高的光合能力、葉片水勢及干物質積累，表明干旱鍛煉提高了小麥的耐旱性。

葉片轉錄組分析表明，與ABA合成與代謝途徑、JA合成途徑、及ABA和JA信號調控途徑相關的基因差異表達（圖1）。進一步對干旱鍛煉過程的生理生化和基因表達的動態(tài)分析均表明，內源ABA和JA含量及其合成基因轉錄本表達顯著受到干旱鍛煉誘導（圖2）。外源噴施ABA和JA抑制劑均降低了鍛煉植株的耐旱性，JA抑制劑降低了ABA積累，而ABA抑制劑對JA積累并無影響；JA抑制劑回補噴施ABA后可以恢復鍛煉的效應，但ABA抑制劑回補噴施JA后并沒有恢復鍛煉效應（圖3）。因此，ABA和JA信號網絡在干旱鍛煉誘導的耐旱性形成中發(fā)揮重要作用，并且JA在信號網絡的上游調控ABA，共同介導了耐旱性的形成。研究結果為闡明激素信號物質在介導干旱鍛煉誘導小麥耐旱性形成中的作用機理提供理論基礎，并為替代干旱鍛煉效果的抗旱誘導劑開發(fā)提供技術支撐。

圖1. 干旱鍛煉植株轉錄組分析及代謝通路富集

圖2. 干旱鍛煉對植株內源ABA和JA含量的動態(tài)影響

圖3. ABA和JA在干旱鍛煉誘導植株耐旱性的調控關系

王笑副教授為本文第一作者，姜東教授為通信作者。該研究得到國家重點研發(fā)課題(2016YFD0300107)，國家自然科學基金（31771693，U1803235），現(xiàn)代小麥產業(yè)體系（CARS-03）等項目資助。農業(yè)農村部小麥區(qū)域技術創(chuàng)新中心，主要從事鍛煉誘導小麥主動應對非生物逆境抗性機制與應用、小麥品質生理生態(tài)與品質調優(yōu)技術、高通量植物表型分析技術在加速小麥栽培理論與技術相關方面的研究。該團隊前期對小麥不同生育階段的鍛煉效應進行了系統(tǒng)分析，發(fā)現(xiàn)鍛煉的效應不僅限于苗期處理，在關鍵生育期前進行適度的鍛煉，均能誘導較好的抗逆性，并且不同非生物逆境鍛煉可以誘導出對后期逆境脅迫的交叉抗性，具有廣泛的生物學意義和生產實踐應用價值。該團隊已發(fā)表學術期刊論文280余篇；合作編著圖書10部；授權專利15項；發(fā)布江蘇省地方標準1項；獲國家級或省部級獎項8項。

原文鏈接：https:///10.1016/j.cj.2020.06.002