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　　植物在自然生長過程中往往會經(jīng)歷多次相同的環(huán)境脅迫，為了維持正常生長，很多植物會在經(jīng)歷多次脅迫時，表現(xiàn)出較經(jīng)歷第一次脅迫更強的抗逆能力，即植物具有脅迫“記憶”的能力。在眾多的環(huán)境脅迫中，干旱是其中影響較大、破壞性較強的一種。水稻是我國最主要的糧食作物之一，其生長過程需水量較大，環(huán)境干旱對其生長、產(chǎn)量都是一個不容忽視的威脅。關(guān)于水稻的抗旱機制，目前較多的是集中于具體功能基因或已知代謝途徑的影響，而對于植物的系統(tǒng)抗旱能力的提升缺乏相關(guān)的研究。探索水稻中是否存在干旱記憶，并進行相關(guān)機制的探究一方面可以完善水稻抗旱機制的研究，另一方面也對提高水稻的抗旱能力提供了新的思路和備選基因庫。 

　　中國科學院昆明植物研究所功能基因組學與利用團隊劉莉課題組首次在水稻（Oryza sativa L. ssp. japonica cv. Zhonghua 11）中驗證了干旱“記憶”的存在，并建立了形成水稻干旱“記憶”的方法。對獲得的不同處理時期的干旱“記憶”植物材料，該課題組通過轉(zhuǎn)錄組鏈特異性測序的方法（whole-transcriptome strand-specific RNA sequencing (ssRNA-seq)）得到大量與水稻干旱“記憶”相關(guān)的候選差異表達基因。而其中有大量的基因在表達水平上呈現(xiàn)出隨處理時間的“記憶”規(guī)律，即表現(xiàn)出與第一次干旱脅迫時不同的變化趨勢。從四個相關(guān)處理點，該研究獲得了6885個干旱記憶轉(zhuǎn)錄本，以及238個干旱“記憶”lncRNA，并根據(jù)表達趨勢變化，將干旱記憶基因分為了包含dosage、linage、accumulate、initial以及stable五種變化趨勢類別的16個表達趨勢模式。其中dosage模式包含的基因經(jīng)常會被研究植物干旱的研究者們忽略，因為這類基因在首次干旱脅迫時并不會發(fā)生差異表達，而在后期多次干旱脅迫下才會產(chǎn)生顯著地差異表達現(xiàn)象。這一研究不但證明了水稻在合適的反復(fù)干旱處理條件下可以形成干旱記憶，還進一步對其機制進行探究，發(fā)現(xiàn)lncRNA，DNA甲基化以及內(nèi)源激素（特別是ABA）均參與到這一短期干旱“記憶”的形成過程中，可能承擔了“記憶”因子的使命，進一步激活光合作用、脯氨酸合成等代謝途徑中“記憶”轉(zhuǎn)錄本的表達，從而提高植物在應(yīng)對后期干旱脅迫中的能力。 

　　相關(guān)研究結(jié)果以“Physiological and transcriptome analyses reveal short-term responses and formation of memory under drought stress in rice”為題發(fā)表在綜合性期刊Frontiers in Genetics 上。中國科學院昆明植物研究所博士研究生李萍，楊紅，研究助理王露為該文章第一作者，劉莉研究員為論文通訊作者。該研究得到國家自然科學基金等多項目的支持。 

　　文章鏈接 

圖1 水稻中的干旱記憶基因表達模式 

圖2 水稻干旱記憶響應(yīng)的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)分析