寻找基因帮助水果适应干旱

由于预计气候变化将导致更频繁的干旱期，研究人员越来越多地致力于发现可以帮助植物适应长期水分胁迫的发现。博伊斯汤普森研究所和康奈尔大学的研究人员完成了第一项研究，全面描述了番茄Solanumlycopersicum中响应水分胁迫的基因表达变化，确定了可以帮助植物育种者培育出能够应对水分胁迫的果实的基因干旱条件。

这项工作发表在植物生理学12月号上，由BTI助理教授兼康奈尔综合植物科学学院(SIPS)高级研究员CarmenCatalá的研究团队领导。合作研究人员包括SIPS教授JocelynRose和BTI教授JimGiovannoni、ZhangjunFei和LukasMueller，他们也是SIPS的兼职教授

“我们在番茄果实中发现了一些与水分胁迫反应有关的基因，”Catalá说。“我们现在可以开始选择候选基因，这些基因可以帮助育种者培育出能够适应干旱条件的水果，不仅是西红柿，还有葡萄、苹果和一般的肉质水果。这是这些数据的长期潜在应用。“

研究人员在两个不同的时间点(生长和成熟的果实)和四种不同的水分胁迫条件(无、温和、中间和强的)。

研究人员发现，随着时间的推移，每个果实器官组织都以独特的方式发生了变化。

“只有不到1%的受水分胁迫影响的表达基因在所有六种水果组织中共享，超过50%的受影响基因是单个组织特有的，”Catala说。

与引发生理失调和果实损失的干旱负面影响相比，干旱有一些积极影响——至少在轻度干旱中是这样。

CarmenCatalá和PhilippeNicolas在BTI温室里检查西红柿。图片来源：博伊斯汤普森研究所

例如，研究人员发现水分胁迫会增加成熟果实中番茄红素的含量。番茄红素是一种抗氧化剂，已证明对健康有益。水分胁迫的水果也有更高水平的淀粉生物合成，这可以产生更甜的西红柿。

研究人员还发现，他们可以“训练”西红柿，使其更能抵抗未来的干旱。

“当我们播种经过处理的植物的种子时，我们发现与对照番茄的幼苗相比，受压番茄的幼苗从水分胁迫中恢复得更好，”Catalá实验室的博士后科学家、该论文的第一作者PhilippeNicolas说。

Nicolas说，他们发现了几个基因，它们的表达是由成熟种子中的水分胁迫诱导的，这些基因可能在赋予下一代植物水分胁迫耐受性方面发挥重要作用。

这项研究在几个方面具有挑战性，因为研究人员正在研究水果。大多数植物对干旱胁迫反应的研究都检查幼苗的根和叶，因为它们相对容易研究。

“给幼苗施压相对容易，但如果对植物施压过多，它们就不会开花结果，”Catalá说。“另外，当你想研究水果时，你必须种植成株，这需要更多的时间、空间和整体资源。”