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　　植物在自然生長(zhǎng)過(guò)程中往往會(huì)經(jīng)歷多次相同的環(huán)境脅迫，為了維持正常生長(zhǎng)，很多植物會(huì)在經(jīng)歷多次脅迫時(shí)，表現(xiàn)出較經(jīng)歷第一次脅迫更強(qiáng)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(qiáng)的一種。水稻是我國(guó)最主要的糧食作物之一，其生長(zhǎng)過(guò)程需水量較大，環(huán)境干旱對(duì)其生長(zhǎng)、產(chǎn)量都是一個(gè)不容忽視的威脅。關(guān)于水稻的抗旱機(jī)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(duì)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(jìn)行相關(guān)機(jī)制的探究一方面可以完善水稻抗旱機(jī)制的研究，另一方面也對(duì)提高水稻的抗旱能力提供了新的思路和備選基因庫(kù)。 

　　中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所功能基因組學(xué)與利用團(tuán)隊(duì)劉莉課題組首次在水稻（Oryza sativa L. ssp. japonica cv. Zhonghua 11）中驗(yàn)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(duì)獲得的不同處理時(shí)期的干旱“記憶”植物材料，該課題組通過(guò)轉(zhuǎn)錄組鏈特異性測(cè)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(dá)基因。而其中有大量的基因在表達(dá)水平上呈現(xiàn)出隨處理時(shí)間的“記憶”規(guī)律，即表現(xiàn)出與第一次干旱脅迫時(shí)不同的變化趨勢(shì)。從四個(gè)相關(guān)處理點(diǎn)，該研究獲得了6885個(gè)干旱記憶轉(zhuǎn)錄本，以及238個(gè)干旱“記憶”lncRNA，并根據(jù)表達(dá)趨勢(shì)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(shì)類別的16個(gè)表達(dá)趨勢(shì)模式。其中dosage模式包含的基因經(jīng)常會(huì)被研究植物干旱的研究者們忽略，因?yàn)檫@類基因在首次干旱脅迫時(shí)并不會(huì)發(fā)生差異表達(dá)，而在后期多次干旱脅迫下才會(huì)產(chǎn)生顯著地差異表達(dá)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?xiàng)l件下可以形成干旱記憶，還進(jìn)一步對(duì)其機(jī)制進(jìn)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(guò)程中，可能承擔(dān)了“記憶”因子的使命，進(jìn)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(dá)，從而提高植物在應(yīng)對(duì)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(guó)科學(xué)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(guó)家自然科學(xué)基金等多項(xiàng)目的支持。 

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圖1 水稻中的干旱記憶基因表達(dá)模式 

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