近日，中国热科院生物所/热带作物生物育种全国重点实验室分子设计育种研究团队联合海南大学何林文团队采用生理生化分析、转录组和代谢组技术，全面评估了不同时间节点的淡水胁迫对条斑紫菜丝状体生理状态的影响，并识别出响应淡水胁迫的关键基因和代谢物，为淡水浸泡防治病害方法的优化提供新的标志物。

条斑紫菜（Pyropia yezoensis）是我国重要的经济藻类，其生活史包括叶状体和丝状体2个异形世代。丝状体作为条斑紫菜生活史当中的重要阶段，调控其生长发育对生产和科研十分重要。在生产中，对于感染传染性病原的丝状体（如泥红病、黄斑病），通常会采取淡水浸泡的方法进行防治，浸泡后复海水丝状体的生理状态会逐渐恢复正常。然而，该方法引起的生理指标变化，响应淡水胁迫的机制并不清楚，阻碍了淡水浸泡丝状体防治病害技术在生产中应用和优化。

研究通过对条斑紫菜丝状体进行重要生理指标（光合色素、叶绿素荧光、可溶性蛋白）测定，发现光合色素含量、可溶性蛋白水平以及光合作用效率在淡水胁迫下发生了显著变化。结合不同胁迫时间节点的转录组、代谢组等多维数据关联分析，鉴定出15种差异积累代谢物（DAMs），发现一个与DAMs显著相关的基因共表达模块在碳水化合物和氨基酸代谢途径中显著富集。构建包含核心基因PyDLD、PyPGK和PyBCKDHA的核心共表达网络，其与淡水胁迫下亮氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、乳酸和等代谢物的变化密切相关。这些代谢物和基因表达的动态变化反映了丝状体对淡水胁迫的适应性响应。研究结果为理解条斑紫菜丝状体在淡水浸泡过程中生理指标变化、基因表达和代谢物积累的动态变化提供了遗传基础，对于开发有效的病害控制策略提供重要理论指导。

图1.条斑紫菜丝状体响应不同淡水处理时间的生理指标变化

图2.条斑紫菜丝状体在淡水浸泡和海水恢复条件下的比较代谢组和差异代谢物

图3.条斑紫菜丝状体在淡水胁迫和海水恢复条件下的比较转录组分析

图4.不同淡水浸泡时间（0小时、4小时、24小时）和恢复海水（2小时）下条斑紫菜丝状体的生理指标、代谢物含量和基因表达水平的动态变化

图5.响应淡水胁迫的关键基因以及亮氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、乳酸和佛罗里苷含量的变化

该研究成果以“Physiological Activities, Transcriptomes and Metabolomes of Pyropia yezoensis Conchocelis Unveil the Roles of pyPGK, pyBCKDHA, and pyDLD in Response to Freshwater Soaking”为题发表于《International Journal of Biological Macromolecules》（中科院一区TOP期刊）。中国热科院生物所/海南大学联培硕士研究生黄雪颖和中国热科院生物所王雨助理研究员为该论文的共同第一作者，中国热科院生物所/三亚研究院/热带作物生物育种全国重点实验室纪长绵副研究员和海南大学海洋生物与水产学院何林文副研究员为该论文的共同通讯作者。郭安平研究员和赵辉研究员对该研究提供重要帮助和建议，胡伟研究员、谭德冠研究员和谷风林研究员等参与本研究。该研究得到海南大学科研启动基金、“崖州湾”菁英人才科技专项、海南省科技计划三亚崖州湾科技城联合项目、热带作物生物育种全国重点实验室科研项目、社会公益类科研机构改革专项等项目资助。

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