繁殖方式通过洋葱中的水通道蛋白网络塑造对比鲜明的生长策略

繁殖方式强烈影响作物建成，但其对整株运输策略的影响仍知之甚少。在本研究中，我们考察了由种子和种球繁殖的洋葱（Allium cepa L.）植株是否会采用与不同生理行为相关的对比性水孔蛋白网络。我们结合了全基因组尺度的基因家族鉴定，以及转录组学、生化和生理学分析。 共鉴定出48个水孔蛋白基因，并将其归类为4个亚家族（15个PIP、19个TIP、8个NIP和6个SIP），其中有证据表明PIP1和TIP2中存在谱系特异性扩张。表达分析揭示了清晰的繁殖方式依赖性模式。种球繁殖植株在根和叶中均表现出更高的AcPIP1.1、多个PIP2亚型以及大多数TIP2成员的表达，这与增强的水分和CO2运输、更高的气孔导度、蒸腾作用及光合速率相一致。相比之下，种子繁殖植株表现出特定PIP以及多个NIP（AcNIP1.1、AcNIP3.1、AcNIP5.1、AcNIP5.2和AcNIP2.1）的表达升高，这些基因与溶质和H2O2运输相关，同时伴随着更高的硼和过氧化氢含量。 这些发现表明，繁殖来源与由水孔蛋白介导的替代性运输策略相关：种球繁殖植株倾向于支持快速生长的高通量策略，而种子繁殖植株则优先通过溶质再分配和氧化还原稳态维持更严格的内部调控。我们的结果为将繁殖来源与洋葱资源利用策略联系起来提供了一个分子—生理学框架。

繁殖方式对作物建植具有显著影响，然而其对整株运输策略的作用仍知之甚少。在此，我们考察了在洋葱（Allium cepa L.）中，种子繁殖植株与鳞茎繁殖植株是否会采用与不同生理行为相关的、彼此对比的水通道蛋白网络。我们结合了全基因组基因家族特征解析以及转录组学、生化和生理学分析。

共鉴定出48个水通道蛋白基因，并将其归类为4个亚家族（15个PIP、19个TIP、8个NIP和6个SIP），其中有证据表明PIP1和TIP2中发生了谱系特异性扩张。表达分析揭示了清晰的繁殖方式依赖性模式。鳞茎繁殖植株在根和叶中均表现出更高的AcPIP1.1、若干PIP2同工型以及大多数TIP2成员的表达，这与增强的水和CO2运输、更高的气孔导度、蒸腾速率和光合速率相一致。相比之下，种子繁殖植株表现出特定PIP以及若干NIP（AcNIP1.1、AcNIP3.1、AcNIP5.1、AcNIP5.2和AcNIP2.1）表达升高，这些基因与溶质和H2O2运输相关，同时伴随更高的硼和过氧化氢水平。

这些发现表明，繁殖来源与不同的水通道蛋白介导运输策略相关：鳞茎繁殖植株倾向于有利于快速生长的高通量策略，而种子繁殖植株则优先通过溶质再分配和氧化还原稳态维持更严格的内部调控。我们的结果为将繁殖来源与洋葱资源利用策略联系起来提供了一个分子—生理学框架。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.05.29.728701v1?rss=1

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