科技日报记者 张景阳
记者2月7日从国家草业技术创新中心（筹）获悉，为深入研究全球气候变化背景下苜蓿对干旱胁迫的适应机制，确定提升苜蓿抗旱能力的有效策略，该中心与内蒙古大学合作，聚焦苜蓿反复暴露于干旱条件下产生的“胁迫记忆”及相关调控策略，为苜蓿在干旱环境下的高效种植与可持续发展提供了关键理论支持。相关研究成果发表在植物科学领域期刊《环境与实验植物学》。
苜蓿是我国乃至全世界最优质的豆科牧草之一，具有较高的经济价值、营养价值和生态价值。然而我国的苜蓿种植大多集中在干旱半干旱的西北、东北一带，水分是影响其产量的主要因素。先前的研究表明，植物经历干旱后可能存在胁迫记忆，但在苜蓿中还鲜有报道。
本次研究旨在探索反复经历干旱能否诱导苜蓿产生胁迫记忆，以及这种记忆如何影响其对后续干旱和复水的响应。基于此，该研究以紫花苜蓿WL343为试验材料，设置两个比较组：对照组（CK组）和反复经历三次干旱的处理组（D3组），测定了苜蓿的形态、生理参数、植物激素、酶活性等重要参数，并开展全基因组DNA甲基化和转录组分析。
为进一步研究干旱胁迫记忆对苜蓿后续干旱响应的影响，研究团队将CK组和D3组的幼苗再次进行48小时干旱处理，然后复水。团队在干旱24小时、48小时及复水后测量上述相同参数和激素，并采集干旱48小时和复水后的叶片用于转录组分析。
实验结果显示，反复经历干旱可诱导苜蓿产生胁迫记忆，增强其对后续干旱的耐受性和恢复能力。DNA甲基化，尤其是CHH甲基化，在苜蓿的干旱胁迫记忆中起关键调节作用。经过干旱胁迫训练的苜蓿幼苗在重新浇水后，其生长状况和活力明显优于对照组。进一步研究发现，苜蓿反复经历干旱后，茉莉酸和细胞分裂素水平增加，表明这两种激素在苜蓿的干旱记忆反应中扮演着关键角色。
此外，干旱胁迫训练使苜蓿叶片中的RuBisCO酶、过氧化物酶和超氧化物歧化酶的表达显著上调。转录组分析表明，反复经历干旱胁迫的苜蓿在能量代谢、光合作用和氮代谢方面显著增强，能够更好地应对后续的干旱胁迫。该研究成果为应对气候变化导致的水资源短缺、提高植物抗逆性和农业生产力提供了重要的理论依据。
