钱祺，王增辉，孙荣华，罗英智，苏良辰

干旱是一种严重影响植物生长发育和作物产量的环境胁迫因子。为了应对干旱缺水，植物进化出各种复杂的防御和适应机制。其中，花生是我国重要的经济作物和油料作物，富含脂类和蛋白质，具有极高的营养价值。 花生是一种天然的抵御不良环境的物种，因此长期被选用栽种于干旱半干旱、土壤贫瘠地区，有助于扩大农作物的种植面积。同时对于深入挖掘花生中的优良抗逆基因，并用于遗传育种具有重要的研究意义。

诸多研究表明， 蛋白磷酸酶作为一种参与ABA信号通路的常见调控因子，可以在植物胁迫响应和气孔运动中发挥关键作用。但是其功能在不同物种中的表现并不尽一致。如虎坚果CePP2C19被报道可通过诱导ABA生物合成增加ABA水平，使转基因拟南芥具有较强的抗旱能力。而在一些十字花科植物中蛋白磷酸酶的抗旱结果却表现出相反的特性，拟南芥PIA1以蛋白复合体形式通过影响抗氧化酶和下游关键基因调控植株在干旱胁迫下的耐受力，其中过表达植株表现为显著的胁迫不耐受特性。油菜BnaPP2C37被报道通过与ABA受体PYR/PYL相互作用，抑制干旱胁迫反应正调控因子的表达，从而反向调节油菜的耐旱性。

前期研究在花生中分离了AhPDCP37基因，发现其编码的蛋白质是一类蛋白磷酸酶，能够在干旱和盐胁迫条件下快速响应。但是其在干旱胁迫中的功能及提高抗旱性的作用机制尚不清楚。

近日， 《生物技术通报》在线 发表了题为的研究报告。本研究通过观察干旱胁迫下过表达AhPDCP37拟南芥的植物表型和叶片气孔开度分析AhPDCP37对于植物抗旱性的影响。并通过测定干旱胁迫条件下过表达AhPDCP37拟南芥的抗氧化酶活性、渗透调节物质含量和干旱胁迫响应基因表达水平变化，探讨AhPDCP37基因表达增加在干旱胁迫中的功能，为深入研究植物在干旱条件下的抗逆生物学机制、将花生中筛选到的抗旱优良性状基因应用于生产实践提供实验基础。

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本文主要包括以下几部分内容：

1 材料与方法

1.1 材料

1.2 方法

2 结果

2.1过表达AhPDCP37拟南芥具有较强的抗旱能力

2.2 过表达AhPDCP37拟南芥具有较强的气孔开度调节能力

2.3 过表达AhPDCP37拟南芥具有较强的抗氧化能力

2.4 AhPDCP37对转基因拟南芥干旱胁迫相关基因表达的影响

3 讨论

4 结论

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干旱表型分析和气孔开度实验表明， 与WT植株相比，AhPDCP37过表达株系表现出了更为轻微的干旱胁迫表型与更高的存活率，其中OE4的抗旱表型最为明显，说明异源表达AhPDCP37基因可提高植物的抗旱性。PP2C作为ABA信号通路中关键的调节因子，可通过对底物去磷酸化的方式调节植物对干旱逆境的适应。虽然目前关于PP2C在不同物种中的表现并不尽一致。但 花生AhPDCP37在拟南芥中异源表达表明，其显著提高了植物细胞的抗旱性。

研究表明，在非生物胁迫下，抗氧化酶在消除ROS积累中起主导作用。活性氧会对细胞成分造成氧化损伤，植物对胁迫的抗性很大程度上取决于活性氧的生成和清除之间的平衡。通过活性氧清除酶，如在植物中发挥关键保护作用的抗氧化酶类SOD和POD，使植物在非生物胁迫下受到更少的损伤并保持较好的状态。本研究中， 在干旱条件下，过表达型拟南芥的SOD和POD活性均显著高于野生型，而MDA也表现出了较低水平的积累，与表型观察对应的是OE4的抗氧化酶活性最高且MDA含量最低，表明AhPDCP37基因通过增加抗氧化酶的活性来提高植物的抗旱性。

关于WRKY70的报道表明，其突变体的干旱胁迫耐受性与其气孔关闭的能力密切相关，而APA1和WDR55也均被报道在植物失水受到干旱胁迫时能够通过减小气孔孔径、降低气孔密度的方式提高植物的抗旱性。本研究分析了WRKY70、APA1和WDR55在干旱处理前后不同株系中的表达情况发现，干旱处理后过表达型拟南芥中WRKY70的表达量显著低于野生型拟南芥，而APA1和WDR55的表达量均显著高于野生型拟南芥。同时，发现干旱胁迫下过表达拟南芥中ABA生物合成基因NCED3，ABA胁迫应答基因ABF3和ABA应激反应基因RD29A的表达水平也有所提高。这些结果均表明，AhPDCP37调控了干旱胁迫以及ABA相关基因的表达。因此， AhPDCP37可能通过调节气孔运动以及抗氧化酶活性在植物逆境胁迫响应中发挥积极作用。

干旱胁迫下，AhPDCP37过表达植株表现出明显的抗旱性，并观察到其叶片气孔开度显著降低。同时，AhPDCP37过表达植株在干旱胁迫处理下抗氧化酶活性明显增加，干旱胁迫相关基因的表达也更加敏感。推测AhPDCP37可能通过参与调节植物气孔运动，并通过调节抗氧化酶活性及抗旱基因的表达提高植物的耐旱性。