近日，南京农业大学小麦生理生态与生产管理团队完成的研究在《农业科学学报(英文)》 (Journal of Integrative Agriculture，JIA)正式发表。该研究发现了27个转录因子可能与锻炼诱导的小麦耐旱性的提升密切相关，并且这些候选基因呈现出六种时间表达模式。

干旱预处理降低小麦在干旱胁迫下的植物温度。CK，未预处理充分灌溉；PC，干旱预处理充分灌溉；PD，干旱预处理灌浆期干旱迫（DS）；ND，未预处理灌浆期干旱胁迫。JIA供图

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频发的干旱事件，尤其是发生在生殖生长阶段的干旱，严重限制了全球作物生产力。在生长前期进行适度的干旱锻炼是提高植物应对反复出现的重度干旱胁迫的有效策略，然而，其潜在的机制仍不清楚。

该研究在营养生长阶段对小麦施加干旱锻炼，并在花后10天对其进行干旱胁迫，随后利用在干旱锻炼结束时、恢复阶段以及干旱胁迫结束时采集的叶片样本进行转录组测序，同时结合植株表型和生理指标测定。

研究发现，与未锻炼的植株相比，经干旱锻炼的小麦植株能保持较低的植株温度，较高的气孔开度和光合作用，从而使得后期干旱胁迫下小麦的千粒重和籽粒产量损失较少。

有趣的是，动态转录组学分析发现了416个基因，其中27个转录因子（如MYB、NAC、HSF），可能都与锻炼诱导的小麦耐旱性的提升密切相关。此外，响应干旱锻炼的候选基因呈现出六种时间表达模式，并显著富集于植物激素信号转导、淀粉和蔗糖代谢、精氨酸和脯氨酸代谢、肌醇磷酸代谢以及蜡质合成等几种与胁迫响应密切相关的通路中。

综上，该研究结果为揭示前期干旱锻炼可有效提升小麦长期耐旱性的生理和分子机制提供了新见解，为应对全球变暖背景下日益增加的非生物胁迫和确保粮食安全提供了潜在的方法。

南京农业大学教授姜东和王笑为该文共同通信作者，该校博士后李庆为第一作者。研究得到了国家重点研发计划，江苏省自然科学基金、江苏省国际科技合作、江苏省农业科技自主创新项目等项目的支持。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.jia.2024.03.081