撰稿：李小媚

　　　　审定：王春在　　 

　　近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋国家重点实验室研究团队在红树植物木榄应对上升流胁迫的生理生化和分子水平的响应变化研究取得新进展，相关研究成果发表在期刊Plant Physiology and Biochemistry上。该文章的第一作者为LTO李小媚硕士，通讯作者为吴梅林研究员。

　　红树林生长在热带及亚热带过渡性潮间带，由于其独特的生境，遭受着由陆地向海洋方向和由海洋向陆地方向的双重胁迫。尽管已有大量研究探讨了红树林对陆-海方向胁迫（如重金属污染、多环芳烃污染等）的响应变化，但针对海-陆方向（如洋流活动，尤其是上升流）的研究则相对较少。上升流是指海水从底层或次表层向海洋表层或近表层涌升的现象，通常伴随低温、高盐、低溶解氧等特征。现有研究表明，上升流带来的低温冷海水会增加红树林繁殖体的真菌感染率，导致其腐烂；同时，还会影响红树林繁殖体的传播及定殖，抑制红树林幼苗生长发育，进而改变红树林的分布。然而，我们在红树植物对于上升流的生理、生化及分子响应研究仍处于空白阶段。

　　图1 概念图

　　本研究以中国优势红树植物木榄（Bruguiera gymnorhiza）为研究对象，通过室内模拟上升流胁迫实验，分析不同程度的上升流胁迫对木榄叶片膜损伤、抗氧化系统及渗透调节物质的影响，同时利用转录组和代谢组学手段，探究木榄应对上升流胁迫的关键响应基因和代谢物。研究结果表明，上升流胁迫引起木榄氧化应激和膜损伤，而抗氧化酶（超氧化物歧化酶、过氧化物酶、和过氧化氢酶）和渗透保护物质（脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白）的协同作用在缓解这些损伤中发挥了重要作用。

　　转录组和代谢组分析进一步表明，氧化还原和碳水化合物代谢相关的基因显著上调，同时氨基酸、脂类、酚类和有机酸等代谢物的显著累积，有助于增强抗氧化能力和维持渗透平衡。通过联合转录组和代谢组分析，挖掘出参与木榄应对上升流胁迫的关键 KEGG 通路，包括氨基酸代谢、碳水化合物和能量代谢、类黄酮生物合成和植物激素信号转导途径。上升流胁迫下，木榄通过生理生化调节、基因调控、代谢物积累等多种机制，增强其抗氧化能力和渗透调节能力，从而提升其对逆境的响应和适应能力。

　　图2 KEGG共富集分析 (A) CK-T1, (B) CK-T2。其中， CK:对照，未受上升流胁迫；T1:上升流胁迫12h；T2:上升流胁迫168h。  这一研究不仅填补了红树植物应对上升流逆境胁迫的研究空缺，深化了我们对红树林如何应对非生物胁迫的理解，也为红树林的生存机制和物种分布提供了新视角。这项研究为进一步探究红树林在复杂环境下的适应策略和保护管理提供了新的思路，同时也为未来开发更具抗逆性的红树林物种或培育方法奠定了基础。

　　本研究工作得到了广东省林业局科技项目及国家自然科学基金的共同资助。

　　相关论文信息：

　　Xiaomei Li, Long Wei, Hui Zhao, Yutu Wang, Fulin Sun, Meilin Wu*. (2024). Ecophysiological, transcriptomic and metabolomic analyses shed light on the response mechanism of Bruguiera gymnorhiza to upwelling stress. Plant Physiology and Biochemistry 215, 109074

　　原文网址：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0981942824007423