东北地理所在利用灌溉方式提高大麦低温抗性方面取得进展

低温导致作物植株细胞膜通透性改变、限制光合碳同化能力，对作物生产造成极大影响。根际微生物通过代谢调节、细菌细胞外多糖产生、抗氧化防御和促进根系生长等方式帮助作物应对环境胁迫。分根区干旱灌溉已被广泛用于调节作物根系发育和缓解环境胁迫，但现有的研究主要关注干旱和盐胁迫下作物的生理机制，对灌溉诱导的根系代谢和根际微生物组的改变如何促进低温抗性的见解有限。

东北地理所作物生理与栽培学科组研究了不同灌溉方式对大麦低温胁迫的响应过程，利用酶组学、代谢组、转录组和微生物组技术探究大麦对分根区干旱灌溉的响应以及低温抗性诱导过程。研究发现，相对于充分灌溉，分根区干旱灌溉的大麦植株在低温条件下表现出更强的净光合速率、气孔导度和Fv/Fm以及较低的相对电导率；酶组学分析显示分根区干旱灌溉增强了大麦根系的抗氧化系统。这些结果表明，分根区干旱灌溉可能是通过灌溉管理提高作物抗逆性的可行策略。代谢组学分析显示，分根区干旱灌溉在低温下促进根中谷胱甘肽和9-十八烯酰胺的积累，转录组分析数据证实了这一点。同时，外源添加试验证明了分根区干旱灌溉募集的核心微生物Sphingobium和Mortierella可以提高大麦根中谷胱甘肽含量并增强植物低温抗性。该研究结果为灌溉介导的植物耐低温机制提供了新的见解，对作物的可持续管理有着十分重要的实际意义。

成果发表在植物学经典期刊The Plant Journal上。东北地理所项目聘用穆朋和硕士生叶凡（已毕业）为论文共同第一作者，李向楠研究员为通讯作者。研究得到中国科学院战略性先导研究计划（XDA28020400）、国家自然科学基金（32372228）和Danmarks Frie Forskningsfond（0217-00084B）共同资助。

论文信息：

Mu,P.,Ye,F.,Liu,X.,Zhang,P.,Liu,T. and Li,X. (2025),Partial root-zone drying irrigation enhances synthesis of glutathione in barley roots to improve low temperature tolerance. Plant J,121: e70026. https://doi.org/10.1111/tpj.70026

论文链接：

https://doi.org/10.1111/tpj.70026

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