近日，內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院劉景輝教授團隊在《Journal of Agricultural and Food Chemistry》期刊上發(fā)表題為“Leaf Position-Specific Photosynthetic and Metabolic Adaptations Underpin Saline-Alkali Stress Tolerance in Oats (Avena sativa L.)”的研究成果。博士后李星巖為第一作者，劉景輝教授為論文通訊作者。

研究團隊首次從葉位功能異質(zhì)性的創(chuàng)新視角切入，聚焦不同葉位葉片在鹽堿脅迫下的光合響應(yīng)、代謝調(diào)控差異開展系統(tǒng)研究，解答了燕麥鹽堿脅迫耐受過程中組織特異性響應(yīng)機制的科學問題。團隊以耐鹽堿燕麥品種“壩莜14號”和敏感品種“迪燕5號”為研究材料，整合多組學測序與生理表型分析，系統(tǒng)揭示了不同葉位葉片對鹽堿脅迫的特異性適應(yīng)機制。

研究團隊通過葉片切除實驗首次證實，上位葉（L3）的功能保留是鹽堿脅迫下燕麥存活的核心決定因素：切除L3的耐鹽堿品種植株在處理后13天內(nèi)全部死亡，而切除下位葉（L1）的植株存活率與完整植株無顯著差異。

生理測定結(jié)果顯示，鹽堿脅迫下L3的光合功能受損程度顯著低于L1，L1的凈同化率下降35.82%，而L3僅下降16.71%。氣孔導度、蒸騰速率和葉綠素含量均保持在更高水平，耐鹽堿品種的整體光合穩(wěn)定性顯著優(yōu)于敏感品種。進一步的驅(qū)動機制分析表明，鹽堿敏感品種兩類葉片的光合抑制原因存在本質(zhì)差異：L1的光合衰退以不可逆的非氣孔限制為主，主要由葉綠體結(jié)構(gòu)破壞、光合核心酶活性大幅下降等內(nèi)部損傷導致；而L1的光合抑制以可逆的氣孔限制為主，僅通過氣孔適度關(guān)閉減少水分蒸發(fā)和鹽堿離子侵入，光合核心系統(tǒng)未受到實質(zhì)性破壞，這也是上部葉支撐植株在鹽堿環(huán)境下存活的關(guān)鍵特性。

多組學聯(lián)合分析表明，這種葉位特異性的抗性差異由光合途徑、抗壞血酸-谷胱甘肽（AsA-GSH）循環(huán)和三羧酸（TCA）循環(huán)的協(xié)同調(diào)控決定：上部葉片的卡爾文循環(huán)、光系統(tǒng)基因表達更穩(wěn)定，AsA-GSH循環(huán)活性更高，TCA循環(huán)能量代謝暢通，三者協(xié)同維持了高效的ROS清除能力和能量供給；而下部葉片則出現(xiàn)光合系統(tǒng)基因顯著下調(diào)、抗氧化系統(tǒng)崩潰、TCA循環(huán)代謝流阻塞等特征，最終導致功能受損。

該研究首次揭示了燕麥組織特異性的鹽堿脅迫耐受調(diào)控機制，填補了過往燕麥抗逆研究普遍未關(guān)注葉位功能異質(zhì)性的學術(shù)空白，為耐鹽堿燕麥品種選育提供了重要的理論參考，也為其他禾谷類作物的抗逆遺傳改良提供了全新的靶點思路。