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在自然界中，植物会经历复杂的环境胁迫组合。此前利用拟南芥（Arabidopsis thaliana）开展的研究表明，组合胁迫下的转录响应具有独特性，无法根据单一处理下的响应进行预测，因此，研究占据我们大部分食物来源的单子叶谷类作物中的组合胁迫至关重要。然而，作物并不适合开展此类研究，这是因为它们体型较大、世代周期较长且生物体复杂性较高。相比之下，单子叶水生浮萍体型小、生长迅速，并且生物体和基因组复杂性较低。在本研究中，我们探讨了三种浮萍——多根紫萍（S. polyrhiza）、浮萍（L. minor）和澳洲浮萍（W. australiana）——对组合胁迫的生理响应，并考察了其作为可多重化模型的潜力。我们以基因组最复杂且注释最完善的多根紫萍为重点，研究了其对单一胁迫和组合胁迫处理的转录响应。尽管大多数单一处理仅引起少量转录变化，但组合胁迫诱导了独特的、非加和性的转录响应，并且不同胁迫组合所引发的响应各不相同。通过探究浮萍的调控图谱，我们发现，多根紫萍中在组合胁迫下差异表达基因附近的调控区域，与陆生植物中发现的环境响应性调控元件相似。所考察的浮萍物种具有与拟南芥和玉米相似数量及基因组分布的调控元件；基因组大小仅产生细微影响，而生物体复杂性则没有影响。综上所述，我们的研究表明，浮萍以一种类似于陆生植物的方式响应组合胁迫，因此可作为高通量、可多重化的模型，用于研究组合胁迫的分子基础。
cuperusj{at}uw.edu
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在自然环境中，植物会经历复杂的环境胁迫组合。此前基于拟南芥（*Arabidopsis thaliana*）的研究表明，组合胁迫下的转录响应具有独特性，无法根据单一处理下的响应进行预测。因此，有必要研究由我们大部分食物供给所构成的单子叶禾本科作物中的组合胁迫。然而，作物物种并不适合开展此类研究，因为它们体型较大、世代时间较长且个体复杂度高。相比之下，单子叶水生浮萍体型小、生长迅速，并且个体和基因组复杂度较低。在本研究中，我们探究了三种浮萍——*S. polyrhiza*、*L. minor* 和 *W. australiana*——对组合胁迫的生理响应，并考察了它们作为可复用模型的潜力。我们重点研究了 *S. polyrhiza*，这是其中复杂度最高且注释最完善的物种，分析了其对单一胁迫和组合胁迫处理的转录响应。尽管大多数单一处理仅引起少量转录变化，但组合胁迫诱导了独特且具有非加和性的转录响应，并且不同胁迫组合之间各不相同。通过探索浮萍的调控景观，我们发现，*S. polyrhiza* 中在组合胁迫下发生差异表达的基因附近的调控区域，与陆生植物中发现的环境响应性调控元件相似。所考察的浮萍物种具有与拟南芥和玉米相似数量及基因组分布的调控元件；基因组大小会产生细微影响，而个体复杂度则没有影响。综上，我们的结果表明，浮萍以类似于陆生植物的方式响应组合胁迫，因此可作为高通量、可复用的模型，用于研究组合胁迫的分子基础。
利益冲突声明
基金资助信息声明
美国国家科学基金会 https://ror.org/021nxhr62 2240888 2519785 2305660 2446018
美国国立卫生研究院 1R35GM139532
美国国家航空航天局 https://ror.org/027ka1x80 GR064401
版权
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本文依据 CC-BY 4.0 国际许可协议提供。
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发布于 2026 年 9 月 7 日。
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《浮萍：探索非生物胁迫响应的可复用植物模型》
Bryan Ramirez-Corona
Santiago Cadena
Kerry L Bubb
Christine Queitsch
Josh Cuperus
bioRxiv 2026.09.03.749270； doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.03.749270
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Bryan Ramirez-Corona
Santiago Cadena
Kerry L Bubb
Christine Queitsch
Josh Cuperus
bioRxiv 2026.09.03.749270； doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.03.749270
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.03.749270v1?rss=1
🏷️ 浮萍 组合非生物胁迫 转录响应 调控元件 植物模型