中国农科院蔬菜花卉所构建基质pH值影响牡丹生长网络调控模型

牡丹(Paeonia suffruticosa Andr.)是我国传统名花，根可入药，种子可榨油，是促进乡村振兴的重要经济作物。牡丹虽然在我国南北各地均可种植，但植株生长发育受土壤酸碱性影响显著，因此，土壤pH值一直是牡丹种植推广的首要考虑因素。

近日，中国农业科学院蔬菜花卉研究所牡丹课题组在基质pH值影响牡丹生长发育方面取得重要进展，相关内容以“Acidic and alkaline conditions affect the growth of tree peony plants via altering photosynthetic characteristics, limiting nutrient assimilation, and impairing ROS balance”为题在线发表于International Journal of Molecular Sciences.

本研究利用表型分析、代谢物测定以及转录组数据分析等手段，系统分析了栽培基质pH值与牡丹生长发育之间的内在联系。研究发现pH值变化与植物光合作用、营养吸收、胁迫修复等紧密相关，特别是强酸性(pH4.0)胁迫条件下，植株体内活性氧过量积累，破坏了根系对营养元素的吸收，进而影响叶绿体合成及叶片结构，损伤了光合系统。基于转录组学分析和生理生化数据，进一步发现碱胁迫主要是通过抑制电子传递链ETFQO等基因的表达，影响了光合效率和能量积累。相比之下，在强酸性(pH 4.0)条件下，植株损伤与光合系统破坏更加严重。据此，课题组构建了酸、碱胁迫影响牡丹生长的调控网络。本研究结果合理解释了生产实践中牡丹适合中性偏碱(pH 7.8~8.3)土壤的特性，并为牡丹精准栽培调控提供理论指导。

图1：不同pH值对牡丹成花和叶绿体结构的影响

图2：不同pH值对光合系统调控基因表达的影响

本研究得到了国家重点研发计划、北京市自然基金、国家中药材产业技术体系等项目资助。中国农业科学院蔬菜花卉研究所为论文第一完成单位，国际留学生Theint Thinzar Aung博士为第一作者，任秀霞博士、张秀新研究员为共同通讯作者.