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DOI：https:///10.1111/tpj.13468 引言
土壤基質(zhì)勢（SMP）表示土壤水分張力，相當(dāng)于植物根系提取土壤中儲(chǔ)存的水分所需的動(dòng)力 SMP可以作為干旱脅迫水平的指標(biāo)進(jìn)行分析各種植物物種（包括高生物量植物物種）的反應(yīng) 本文設(shè)置了三種處理：Md1、Md2和Md3，SMP值分別設(shè)置為-9.8、-31.0和-309.9 kPa Md1 處理沒有改變可見表型，但 Md2 處理導(dǎo)致氣孔關(guān)閉和芽生長遲緩 (SGR)。Md3 處理顯著誘導(dǎo) SGR，但不抑制光合作用。更嚴(yán)重的==干旱（Sds）處理（終止灌溉）==導(dǎo)致葉子枯萎并抑制光合作用。代謝組分析揭示了 Md3 和 Sds 下初級糖的積累以及 Sds 下大多數(shù)氨基酸的積累。 干旱脅迫影響細(xì)胞分裂素和 IAA 分子的分布或降解。
結(jié)果不同干旱脅迫水平下植物地上部的生化變化，包括糖類、氨基酸、有機(jī)酸、葉綠素、淀粉和ABA等多個(gè)方面的調(diào)控糖類和糖醇的積累：在Md3和Sds處理中，多種糖和糖醇的水平顯著增加，包括葡萄糖、赤蘚糖醇/蘇糖醇、半乳糖醇和棉子糖。 氨基酸積累：在Sds處理的植物中，大多數(shù)氨基酸顯示出積累，而其他處理中則相對較低。 有機(jī)酸的變化：有機(jī)酸方面，Sds處理植物中GABA、乳酸二聚體、水楊酸和2-氨基己二酸的含量增加，而檸檬酸和甘油酸的含量降低。 葡萄糖含量測定：定量酶法測定證實(shí)了Md3和Sds處理的植物中葡萄糖含量的增加。 葉綠素含量的變化：Md2處理的植物中葉綠素a含量增加，而Md3處理的植物中葉綠素b的含量升高。Sds處理使葉綠素a和b含量翻了一番。 淀粉含量的變化：Md3處理的植物中淀粉含量增加，而Sds處理的植物中淀粉含量降低。 ABA（脫落酸）含量的變化：在Sds處理的植物中觀察到ABA含量的顯著增加，而在Md3處理的植物中也略有增加，但顯著增加。
在不同干旱脅迫條件下，植物地上部的基因表達(dá)和代謝的復(fù)雜調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，涉及到光合作用、蔗糖和淀粉代謝、LEA基因等多個(gè)生物學(xué)過程DEGs鑒定：通過轉(zhuǎn)錄組分析確定了Md2、Md3和Sds處理幼苗地上部的4000多個(gè)差異表達(dá)基因（DEGs） DEGs的功能：在Sds條件下，與光合作用相關(guān)的GO項(xiàng)中的基因集表現(xiàn)出下調(diào)。其他條件下，各種GO項(xiàng)在分析的集合中普遍富集或差異富集。 LEA基因的上調(diào)：在Md3、Sds和Sda處理后，許多LEA（Late Embryogenesis Abundant）基因上調(diào)。這些基因在干旱脅迫條件下通常被激活，有助于維持植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能。 ABA（脫落酸）生物合成基因：ABA與干旱脅迫響應(yīng)密切相關(guān)。在Sds處理植物中，OsNCED3（ABA合成相關(guān)基因）的表達(dá)顯著增加，而Md3處理也略有增加。Sds處理植物中ABA含量顯著增加。 啟動(dòng)子區(qū)域分析：分析了DEGs的啟動(dòng)子區(qū)域，確定了在Md2、Md3和Sds處理的植物中DEGs啟動(dòng)子區(qū)域中過度代表的順式元件。
對水稻幼苗基部區(qū)域進(jìn)行的綜合DEG（差異表達(dá)基因）集的分析，特別關(guān)注了SAM（分生組織）的響應(yīng)DEGs的數(shù)量：在Md3處理的植物的基部區(qū)域中，鑒定到的DEG數(shù)量明顯較多，而在Md2和Sds條件下，DEG數(shù)量較少 GO分析：對Md3和Sds處理的植物基部區(qū)域上下調(diào)的基因進(jìn)行了GO分析。在下調(diào)的基因集中，有關(guān)細(xì)胞分裂和細(xì)胞壁的GO項(xiàng)過度代表。 細(xì)胞擴(kuò)增和細(xì)胞分裂相關(guān)基因：分析了與細(xì)胞擴(kuò)增和細(xì)胞分裂相關(guān)的基因表達(dá)變化。在Md3和Sds處理的植物中，多個(gè)與細(xì)胞擴(kuò)增相關(guān)的基因表達(dá)水平降低，而與細(xì)胞分裂相關(guān)的基因也下調(diào)。 定量RT-PCR驗(yàn)證：使用定量RT-PCR驗(yàn)證了基部區(qū)域中與細(xì)胞擴(kuò)增和細(xì)胞分裂相關(guān)的一些基因的表達(dá)模式。結(jié)果證實(shí)了基部區(qū)域輕度和重度干旱脅迫對這些基因的表達(dá)有顯著影響。 MSA元件：在一些細(xì)胞分裂相關(guān)基因的啟動(dòng)子區(qū)域觀察到 MYB3R4 的順式元件（MSA元件）。
表明，在輕度和重度干旱脅迫條件下，水稻幼苗基部區(qū)域的細(xì)胞擴(kuò)增和細(xì)胞分裂受到調(diào)控，這與ABA信號通路可能有關(guān)。 在輕度（Md2）、中度（Md3）和嚴(yán)重（Sds）干旱脅迫下，水稻幼苗基部植物中激素含量的變化細(xì)胞分裂素水平降低：在Md2、Md3和/或Sds條件下，基部區(qū)域的細(xì)胞分裂素相關(guān)分子水平降低，尤其是tZR、tZRPs、cZR、cZRPs、iPR、iPRPs、tZ9G、tZOG、tZROG和iP9G。 其他激素水平變化：在Md3和Sds處理的基部區(qū)域以及Sds處理的第二片葉中，ABA水平增加。此外，Sds處理導(dǎo)致JA水平升高，而GA1水平在Md3處理的基部區(qū)域下降。 IAA水平降低：IAA水平在Md2-、Md3-和Sds處理的基部區(qū)域中降低，表明激素吲哚-3-乙酸在這些條件下的減少。 CKX和GH3基因表達(dá)：與激素水平變化不同，負(fù)責(zé)細(xì)胞分裂素降解的CKX和IAA氨基酸偶聯(lián)物形成的GH3基因在Md2、Md3和Sds條件下未表現(xiàn)出上調(diào)或下調(diào)。
這些結(jié)果提示在不同程度的干旱脅迫下，水稻幼苗的激素水平發(fā)生了變化，尤其是ABA水平的增加。這可能是植物對于應(yīng)對干旱條件的生理和分子機(jī)制之一。 根際互作生物學(xué)研究室 簡介
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