2020年2月13日，墨爾本大學(xué) Ute Roessner教授課題組在Plant Communications上在線發(fā)表題為“Integrative Multi-Omics Analyses of Barley Rootzones Under Salinity Stress Reveal Two Distinctive Salt Tolerance Mechanisms”的研究論文。

一樣的植物物種必然依頼相同的機(jī)制來(lái)扺御根外的高鹽度脅迫嗎？只要是同物種，不同的農(nóng)作物基因型亦可以倚賴同樣的生物基因工程或雜交方式來(lái)提高其耐鹽能力嗎？墨爾本大學(xué)的一隊(duì)硏究小組對(duì)以上的問題進(jìn)行了間接驗(yàn)證。

在本篇硏究中，小組檢測(cè)了在鹽脅迫下幼苗根部生長(zhǎng)擁有相當(dāng)大區(qū)別的兩個(gè)大麥物種：馴化品種（Clipper）和地方品種（Sahara）的多重組學(xué)（轉(zhuǎn)錄組，代謝組，脂質(zhì)組）變化。同時(shí)，小組亦設(shè)計(jì)了新型的廣義線性數(shù)學(xué)模型，以確定對(duì)鹽處理丶基因型丶及根區(qū)（包括發(fā)育區(qū)Z1，伸展區(qū)Z2，以及成熟區(qū)Z3）的特有差異基因表達(dá)（DEG）和特有差異代謝物或脂質(zhì)含量（DAM）。基于DEG和DAM的統(tǒng)計(jì)學(xué)過(guò)度表現(xiàn)分析（statistical over-representation analysis）指出，苯丙烷類生物合成（phenylpropanoid biosynthesis）是所有觀察到的根部鹽度反應(yīng)當(dāng)中最具統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性的。而與多重組學(xué)整合分析一致的是，組織學(xué)證據(jù)亦指出僅在Clipper Z2的硬壁細(xì)胞壁上發(fā)現(xiàn)了強(qiáng)烈的鹽誘導(dǎo)木質(zhì)素（lignin）浸漬，而整個(gè)Sahara Z2的木脂蛋白（suberin）沉積亦檢測(cè)出獨(dú)特的含量提升。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)表明了基因型之間有著兩種不同的鹽誘導(dǎo)質(zhì)外體流動(dòng)的調(diào)節(jié)。再者，根據(jù)植物系統(tǒng)層面的表達(dá)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)分析（global coexpression correlation analysis）與組織學(xué)化合物定位分析發(fā)現(xiàn)，Clipper所有根區(qū)內(nèi)負(fù)責(zé)控制共生質(zhì)流動(dòng)的胼胝質(zhì)（callose）沉積量幾乎與鹽度無(wú)關(guān)，而在Sahara根區(qū)當(dāng)中callose的沉積則明顯減少。

綜上所述，小組提出了Clipper（維持生長(zhǎng)）和Sahara（鞏固防鹽）的兩種獨(dú)特的耐鹽性機(jī)制，為提高作物的可塑性以應(yīng)對(duì)日益惡化的全球土壤鹽堿化提供了重要的線索。同時(shí)，亦為大麥根部多層組學(xué)的硏究提供了穏固的基礎(chǔ)和珍貴的硏究資源。