PBJ | 代谢组学视角下二色补血草耐盐机制的破译：为抗逆作物育种提供新靶点

        2024年12月，山东师范大学陈敏教授团队在期刊《Plant Biotechnology Journal》上发表了一篇题为“Integrated transcriptomic and metabolomic analyses uncover the key pathways of Limonium bicolor in response to salt stress”的研究成果。该研究旨在通过转录组与代谢组关联分析，揭示二色补血草耐盐过程中的渗透调节与抗氧化胁迫机制。这是首次报道二色补血草对不同浓度NaCl处理的转录组和代谢组响应，为深入研究其盐胁迫适应策略提供了新见解。

        盐胁迫显著抑制植物的生长发育。虽然泌盐盐生植物二色补血草（Limonium bicolor）可通过分泌盐分降低体内离子含量，但其适应高盐胁迫的代谢通路仍不明确。本研究通过对盐胁迫下二色补血草的转录组与代谢组联合分析，旨在揭示这一科学问题。结果表明：与对照组（S0）相比，低盐处理（S1）显著促进了植株生长、光合效率及抗氧化酶活性，但未引起可溶性有机物与活性氧（ROS）含量的显著变化；而高盐处理（S3和S4）则导致植株生长、光合效率及抗氧化酶活性显著下降，同时伴随可溶性有机物与ROS含量的显著升高。此外，S1、S3和S4处理均显著诱导了咖啡酰奎尼酸、松柏苷等酚类物质的积累；S1处理下黄酮类物质含量降低，而S3处理则使其含量升高。研究还发现，这些代谢物合成通路的关键基因表达模式与其积累趋势一致。上述结果表明：低盐胁迫下，二色补血草受到的渗透胁迫与氧化胁迫较弱；而高盐胁迫下，植株面临严重的渗透与氧化胁迫，此时可溶性有机物与黄酮类物质的积累是其应对胁迫的关键响应机制，也是缓解胁迫的重要策略。

图1 不同浓度的氯化钠处理对(a)生长表型，(b)生长参数，(c)叶绿素含量，(d)光合作用参数对二色补血草幼苗的影响

图2 差异表达基因（DEG）表达的变化

图3 代谢组质量分析和差异代谢物表达

图4 差异代谢物表达分析

图5 不同浓度氯化钠处理14天后L. bicolor植物的主要代谢途径