近日，南京农业大学园艺学院蔬菜生理生态实验室在Plant Biotechnology Journal发表题为Unravelling Mechanisms of Acquired Drought Tolerance by Priming in Tomato Using Integrative Multi-Omics Phenotypic Analysis的研究论文，系统揭示了番茄通过干旱预处理（priming）获得抗旱能力的生理与分子机制。
在作物生产中，干旱往往反复发生。番茄能否“记住”曾经经历的干旱，并在下一次干旱来临时做出更快、更强的响应？
研究团队首先对30份番茄基因型进行筛选，依据气体交换参数、干旱损伤指数和生物量等指标，鉴定出干旱敏感型与耐旱型材料。进一步试验发现，获得抗旱性与材料本身的基础抗旱性并不直接相关：无论是敏感型还是耐旱型，经过适度干旱预处理后，均能提升对后续干旱的适应能力。
干旱预处理主要通过优化气孔调节发挥作用。预处理植株在再次遭遇干旱时，能维持更合理的气孔开度，既减少无效水分散失，又避免CO₂供应过度下降，从而提高净光合速率和瞬时水分利用效率，减轻后续干旱损伤。
研究发现，H₂O₂在番茄干旱记忆建立中扮演关键信号角色（图1）。干旱预处理期间H₂O₂的积累，能在复水及再次干旱时激活更高效的ROS清除与信号调控网络。外源H₂O₂处理可部分模拟预处理效应，而H₂O₂产生抑制剂DPI则会削弱保护作用。H₂O₂还与ABA信号形成反馈调节，帮助植株在二次干旱中更快、更强地响应。
值得注意的是，这种获得性耐受具有胁迫特异性。干旱预处理能显著增强番茄对后续干旱的耐受性，但并不能提高其对高温胁迫的耐受性，甚至在某些基因型中表现出负面效应。这表明，干旱记忆并非广谱抗性，交叉胁迫记忆不能简单外推。
为解析分子基础，研究人员整合转录组与蛋白质组分析，鉴定出518个与干旱记忆相关的转录本，并锁定HSP90、WRKY26、WRKY31等关键候选基因，主要富集于MAPK信号通路和苯丙烷类生物合成等通路。通过病毒诱导基因沉默（VIGS）实验，研究进一步证实WRKY26是获得性干旱耐受性的负调控因子——沉默WRKY26后，番茄在再次干旱下萎蔫减轻、光合性能更优，显示出作为育种靶点的潜力。
干旱预处理增强番茄植株干旱韧性的关键发现
南京农业大学周蓉副教授为论文的第一兼通讯作者，博士生李延凯为论文共同第一作者，吴震教授和蒋芳玲教授为共同通讯作者。已毕业硕士生王歌和陈虹、南京农业大学虞夏清副教授、江苏省农科院王银磊研究员、上海市农科院杨学东研究员、美国密苏里大学Zhen Lyu、Trupti Joshi和Ron Mittler教授、华北理工大学宋小明教授、丹麦奥胡斯大学Carl-Otto Ottosen教授、英国兰卡斯特大学Ian Charles Dodd教授参与了该工作。该研究得到江苏省种业振兴、国家重点研发计划青年科学家项目、国家大宗蔬菜产业技术体系等项目的资助。
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