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藏北高原生长的植物如何应对干旱胁迫?

时间:2020-05-20 10:59:05       来源:科技日报

受到西南季风气候的影响,在植物生长季节,藏北高原的降雨量呈自东向西逐渐减少之势,水分也成为这个地区植被生长的主要限制因素之一。在这里生长的植物如何应对干旱胁迫?近日,中科院昆明植物研究所的研究团队从藏北高原针茅属植物身上找到了答案。

“针茅属是多年生密丛草本植物,全世界约100种,主要分布于亚洲和欧洲的温带和暖温带地区,我国有23种,其中中国特有种有3种。”昆明植物研究所研究员杨永平说,藏北高原是青藏高原重要组成部分,这里的针茅属植物在自然降水梯度的格局中形成了明显的地理替代现象,其中丝颖针茅主要分布在降雨相对丰富的高寒草甸地区,而紫针茅主要分布在相对干旱的高寒草原地区,这种分布格局为研究两种针茅属植物对不同降雨环境的适应差异提供了契机。

杨永平研究员带领的植物基因组演化与基因功能发掘团队,利用三代测序平台和技术构建了两种植物响应干旱的基因表达谱并分析了基因的适应性进化,发现紫花针茅蜡酯合酶及二酰甘油酰基转移酶蛋白在第239位苏氨酸残基中受到正选择。酵母突变株H1246的异源表达和定点突变等实验结果证明,这种蛋白的正选择位点增强了蛋白的活性,优化了紫花针茅合成蜡酯的功能。“叶片表面的蜡酯形成了一个蜡质保护层,可减少水分蒸发,增强紫花针茅对干旱环境的适应能力。”杨永平说。

研究成果进一步证实了自然选择是物种响应和适应生物或非生物胁迫的重要驱动力,分布于不同生境的物种,会演化出不同的表型以提高其自身的适应性。该研究成果在线发表于国际期刊《实验植物学杂志》上。(记者赵汉斌通讯员杨梅)