武汉植物园在莲耐水淹响应机理研究中取得进展

莲是莲科莲属挺水植物，在亚洲各国广泛栽培，具有食用、药用和观赏价值。为应对水生环境，莲适应性进化出具有超疏水特性的“荷叶效应”，并拥有遍布周身的联通气孔。在我国，莲通常种植于河流、湖泊和低洼地带。但受全球气候变化影响，持续性强降雨频发，莲常遭受完全水淹的灾害，给莲生产带来巨大损失。

为加快莲耐水淹品种的分子育种进程，中国科学院武汉植物园的莲种质资源与遗传育种研究团队开展莲应对完全水淹的响应机理研究，对“中国古代莲”和“秋星”两个代表性莲品种进行耐水淹时程处理，并结合表型数据、转录数据和组化电镜数据，初步揭示莲耐水淹的分子响应机理。研究首次发现，莲作为一种水生植物，对完全水淹胁迫的耐受性其实很低，中位致死时间只有10天左右，大大低于其它水生植物40—100天的水淹致死时间。完全水淹早期（3—6h），莲主要采用逃逸策略，体内乙烯迅速累积、叶柄快速伸长、通气孔面积和密度显著增加；完全水淹后期（24—120h），莲启动静止策略，将自身厌氧呼吸限制在较低水平；完全水淹胁迫下，莲的抗病和抗氧化基因的表达水平显著提升，植物激素包括Ethylene、ABA、GA和JA等都不同程度参与莲的水淹胁迫响应。

相关成果以Time-course analysis and transcriptomic identification of key response strategies to complete submergence in Nelumbo nucifera为题，发表在Horticulture Research上。研究得到国家自然科学基金、中科院前沿科学重点研究计划和中科院青年创新促进会等项目资助。

差异基因共表达分析鉴定莲参与完全水淹的重要基因

完全水淹胁迫下莲叶柄快速伸长，叶片和叶柄的通气孔密度及面积迅速增加