Grass Res 精选2023 | 罗格斯大学黄炳茹团队揭示形态素在热胁迫下抑制匍匐翦股颖叶绿素降解的调节作用

        热胁迫会通过改变植物叶片中叶绿素的合成或降解速率来阻断叶绿素代谢，从而诱导和加速植物叶片衰老。开发延缓叶绿素流失以延长叶片绿叶性状的策略，对于提高植物对热胁迫耐受性十分重要。先前的研究发现，形态素（morphactin）在调控植物叶片衰老（提高叶绿素含量）和植物生长中扮演着重要作用。匍匐翦股颖（Agrostis stolonifera L.）是全球广泛种植的草坪草之一，这种耐旱植物在热胁迫条件下叶片衰老的现象已有报道。而形态素能否通过调控叶绿素代谢来延缓热胁迫下匍匐翦股颖叶片的衰老尚不清楚。
2023年7月，Grass Research期刊在线发表了罗格斯大学黄炳茹团队题为Regulatory roles of morphactin on suppressing chlorophyll degradation under heat stress in creeping bentgrass 的研究文章。该研究揭示了形态素在热胁迫下抑制匍匐翦股颖叶片中叶绿素降解的作用。

        该研究通过测量胁迫和非胁迫条件下形态素甲酯（CM）处理后草坪质量（TQ）、叶绿素含量和电解质渗漏（EL）等指标，评估了热胁迫对匍匐剪股颖的影响。在非胁迫条件下，CM处理组和未处理组中TQ、EL和叶绿素含量无显著差异。而热胁迫条件下，两组样本中TQ和叶绿素含量均有所下降，同时EL有所增加；CM的应用在热胁迫25天后显著改善了植物状态，具体表现为TQ提升和EL下降（图1）。CM处理组的植物叶绿素含量也有所提高，尤其是叶绿素b，这些有益效果在胁迫期间较早出现（图2）。此外，非胁迫条件下CM并没有改变叶绿素合成或降解酶的活性。然而，CM的处理可以延缓热胁迫处理下植物叶绿素合成酶（PBGD）的活性下降和叶绿素降解酶活性的增加。这些结果表明，CM可以作为一种有效的工具，通过维持TQ、降低EL和维持叶绿素含量来缓解热胁迫对匍匐剪股颖的影响。

           图1. 在(a)非胁迫最佳温度或(b)热胁迫条件下，用CM处理的匍匐翦股颖或未经处理的对照组的叶片电解质泄漏（EL）

      图2. 在非胁迫最佳温度或热胁迫条件下，用CM处理的匍匐翦股颖或未经处理的对照组的叶绿素a ，叶绿素b 和总叶绿素

      图3. 热胁迫下经CM处理的匍匐剪股颖叶绿素合成和降解的路径图

         总之，这项研究在进一步理解匍匐剪股颖对热胁迫的反应方面取得了突破，揭示了形态素在抑制叶绿素降解中的调控作用，强调了研究植物生长调节剂作为增强植物应对全球温度升高的抵抗力工具的重要性。

      原文链接：

      https://doi.org/10.48130/GR-2023-0011