基因表达谱分析揭示了姜黄（Curcuma Longa L.）的多层次耐旱机制

《Journal of Crop Health》：Gene Expression Profiling Reveals Multilevel Drought Tolerance Mechanisms in Turmeric (Curcuma Longa L.)

水胁迫下姜耐旱品种生理生化及分子机制研究：通过比较4个耐旱（IISR Pragati, SL5, Suguna, Suvarna）与2个敏感品种的生理生化指标及转录因子表达（ABF, bHLH, WRKY, DREB），发现耐旱品种通过增强抗氧化酶活性（SOD, APX, GPx等）维持膜完整性，上调胁迫响应基因，其中Suguna和IISR Pragati光合效率仅降6.1%-7.3%，产量损失11.2%-13.9%，表明其具有更强耐旱机制，适合雨养区推广及分子育种应用。

摘要

由于全球气候变化和极端天气条件的加剧，水资源短缺在降低作物产量方面发挥了重要作用。了解作物对干旱胁迫的反应机制对于培育耐旱品种至关重要。在本研究中，我们对之前鉴定出的四个耐旱和两个不耐旱的优质姜黄基因型进行了生理学（相对含水量和电解质渗漏）、生化（脂质过氧化、脯氨酸含量以及抗氧化酶如超氧化物歧化酶、过氧化物酶、抗坏血酸过氧化物酶、单脱氢抗坏血酸还原酶、脱氢抗坏血酸还原酶和谷胱甘肽还原酶的活性）和分子特征（通过qRT-PCR进行基因表达分析）方面的研究。实验在田间条件下进行，采用随机完全区组设计，重复四次，设置了不同的土壤湿度水平：一种是充分灌溉条件，通过自来水灌溉将土壤湿度维持在18.5%至20.0%；另一种是限制灌溉条件，从2022年11月到2023年2月停止灌溉，将土壤湿度维持在11%至12.5%，以通过研究生理生化特性、产量和干旱响应转录因子的表达来阐明姜黄的耐旱机制。耐旱基因型IISR Pragati、SL 5、Suguna和Suvarna表现出较高的脯氨酸含量和相对含水量，表明其具有更好的渗透调节能力。这些基因型还表现出更强的活性氧清除能力，这是由于抗氧化酶活性增强，从而减少了水分胁迫下的脂质过氧化和膜损伤。同时，相关关键转录因子（ABF、bHLH、WRKY、DREB）的表达显著上调，这些因子调控多种干旱响应机制。在耐旱基因型中，Suguna和IISR Pragati表现出更好的耐旱性，在水分胁迫下光合效率下降幅度较小（分别减少了6.1%和7.3%），并且产量相对稳定（分别减少了13.9%和11.2%）。因此，这些基因型在雨养或水资源短缺地区具有较高的栽培潜力，是提高作物耐旱性的育种计划的宝贵资源。