我区科研团队在燕麦耐盐碱机制基础研究领域取得新进展

近日，内蒙古农业大学农学院刘景辉教授科研团队在国际知名期刊《植物科学前沿》《植物生理生化》和《蛋白质组学杂志》发表了题为“叶面施用亚精胺减少盐胁迫对燕麦幼苗的负面影响”“燕麦盐胁迫的生理和蛋白质组学分析响应机制”“转录组和代谢组的综合分析揭示燕麦（Avena sativa L.）耐盐机制”和“燕麦幼苗对碱胁迫反应的生理和TMT蛋白质组学分析”的最新科研成果，在燕麦响应盐碱胁迫研究领域取得新进展。

相关研究得到了国家重点研发计划政府间国际科技创新合作重点专项、国家自然科学基金和国家燕麦荞麦产业技术体系、自治区科技项目的支持。

碱胁迫下燕麦幼苗的生长

燕麦是世界第六大谷物作物，可用作食品及动物饲料等。燕麦含有多种营养丰富且有益人体健康的物质，包括β-葡聚糖、维生素E及膳食纤维等。内蒙古燕麦种植面积及总产量均位居我国首位，燕麦是内蒙古优势特色作物，且具有较强耐盐碱特性，对当地农业及畜牧业发展意义重大。科研团队通过水培、盆栽及大田试验等方式，明确燕麦叶片、根系等部位的生长形态及生理生化指标对盐、碱胁迫的响应，并结合转录组学、蛋白组学及代谢组学等技术，挖掘了燕麦响应盐碱胁迫的关键代谢通路，并鉴定了相关差异蛋白及基因。

燕麦响应盐胁迫关键蛋白示意图

研究发现，碱胁迫下生理和表型数据显示燕麦根生长受到抑制，枝条生长受影响更为严重。在高pH胁迫下，跨膜质子转运蛋白下调；反之，有机酸合成相关酶增加。研究发现耐盐品种Vao-9主要通过戊糖和葡萄糖醛酸的相互转化以及原核生物的固碳途径增强其碳水化合物和能量代谢，从而减少盐胁迫造成的损害。核糖体表达的下调和HSPs和CRT的表达上调都是通过对盐胁迫响应蛋白质合成的调节。

双图显示各指标的每个栽培品种-处理组合的相对水平

盐胁迫下两个燕麦品种半乳糖代谢通路的基因及代谢物表达差异

此外，关于转录组学及代谢组学的关联分析表明，盐胁迫会干扰两种燕麦品种的生物合成，包括产能消耗和糖代谢。盐胁迫下耐盐品种大多数基因增强了能量消耗（糖酵解）和生物合成（淀粉和糖代谢）。相比之下，发现盐敏感品种中的基因被下调，导致能量消耗和生物合成的抑制。高盐环境时，耐盐品种根系会保持低浓度的Na+ 和高 K+浓度。这些发现表明，这两个燕麦品种对盐胁迫的不同防御能力是由于它们在能量消耗策略、能量物质合成和根中离子传输方面的差异。并在前期研究基础上，进一步阐明了喷施外源亚精胺Spd可提高超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶活性，降低超氧阴离子生产速率和MDA的积累。还可增加可溶性糖、可溶性蛋白质和游离脯氨酸的含量，有助于保持燕麦叶的渗透平衡。

论文链接：

https://doi: 10.3389/fpls.2022.846280;  

https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2021.01.027;

https://doi.org/10.1016/j.jprot.2018.12.018;  

https://doi.org/10.3389/fpls.2022.891674