生物多样性 ›› 2025, Vol. 33 ›› Issue (9): 25336. DOI: 10.17520/biods.2025336 cstr: 32101.14.biods.2025336
杨启林1,2,3, 李小双1,2,3*, 杨瑞瑞1,2,3, 刘秀瑾1,2,3, 梁玉青1,2,3, 张欢1,2,3, 银芳柳1,2,3, 张道远1,2,3*
Qilin Yang1,2,3, Xiaoshuang Li1,2,3*, Ruirui Yang1,2,3, Xiujin Liu1,2,3, Yuqing Liang1,2,3, Huan Zhang1,2,3, Fangliu Yin1,2,3, Daoyuan Zhang1,2,3*
1 State Key Laboratory of Ecological Safety and Sustainable Development in Arid Lands, Xinjiang Institute of Ecology and Geography, Chinese Academy of Sciences, Urumqi 830011, China
2 Xinjiang Key Laboratory of Conservation and Utilization of Plant Stress Resistance Gene Resources, Xinjiang Institute of Ecology and Geography, Chinese Academy of Sciences, Urumqi 830011, China
3 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
摘要: 耐干性(desiccation tolerance, DT)是植物应对极端水分胁迫的独特生存策略, 赋予植物在相对含水量低于30%甚至接近 完全失水状态下存活并在复水后迅速恢复生理活性的能力。苔藓植物作为早期陆地开拓者, 进化出了精密的耐干策略, 其中, 荒漠模式植物齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)因其卓越的耐干能力而备受关注。本综述系统阐述了齿肋赤藓耐干适应策略的 研究进展。首先, 在形态结构层面, 叶片背卷、表面疣状突起及白色芒尖等特征共同构成了其适应干旱环境的第一道防线。 其次, 在生理生化响应上, 高效的渗透调节系统(如可溶性糖和脯氨酸积累)、强大的抗氧化防御体系以及在失水状态下对叶 绿体等细胞器结构的保护机制, 使其能快速恢复光合活性。第三, 多组学(基因组、转录组、蛋白质组和代谢组)研究揭示, 齿 肋赤藓在脱水过程中以细胞保护和代谢抑制(进入休眠)为主要策略, 而在复水过程中则迅速启动细胞修复与代谢恢复机制。 LEA和ELIP等关键基因家族的显著扩张和串联重复, 以及多种转录因子(如AP2/ERF、ABI、bHLH、MYB)的协同调控, 构成了 其耐干性的分子基础。高效遗传转化体系的建立为基因功能验证提供了有力工具, 已鉴定的60余个抗逆基因在模式植物及作 物中展现出改良抗旱、耐盐等性状的巨大潜力。本文最后展望了未来研究方向, 包括极端水分变化的感知与信号转导、复杂 调控网络的精细解析以及耐干基因资源的深度挖掘与应用, 旨在为理解植物耐干机制的进化与适应提供新视角, 并为培育 “智慧型”抗旱作物提供理论依据和基因宝库。