一、背景
小麦（Triticum aestivum L.）是一种主要的谷物作物，对粮食安全起着至关重要的作用，它支撑了全球超过20%的卡路里消耗，养活了大约40%的世界人口。磷的缺乏是限制小麦生长和产量的关键非生物胁迫因素，为了适应低磷条件，小麦在不同层面上进化出多种适应性反应机制。
已有的研究表明磷缺乏下差异表达的前10个转录因子家族中包含乙烯响应因子（ERFs）（Wang, Chen et al. 2022），表明乙烯参与了小麦对磷缺乏的适应性反应。进一步的研究表明乙烯参与植物的局部和系统磷响应，乙烯信号与局部磷信号交互以调节根发育（Neumann 2015, Song 和 Liu 2015, Song, Yu et al. 2016, Crombez, Motte 和 Beeckman 2019），同时乙烯通过控制磷的摄取和影响磷的回收和分布参与系统磷信号（Lei, Zhu et al. 2011, Liu, Xie et al. 2017）。
二、前言
为了揭示乙烯在调节小麦对磷缺乏响应的作用，以及为培育具有更高磷利用效率的小麦品种提供科学依据。近日中科院南京土壤所王若男为第一作者，兰平为通讯作者在期刊Journal of experimental botany（IF=5.6）上发表了题为“Ethylene modulates wheat response to phosphate deficiency”的研究论文。
三、研究内容
1、磷缺乏条件会对小麦乙烯信号转导途径的基因表达和释放量产生影响
已知乙烯的生物合成涉及三个酶促反应，即S-腺苷甲硫氨酸合成酶（SAMS）、1-氨基环丙烷-1-羧酸合成酶（ACS）和1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶（ACO）。研究发现在磷缺乏条件下小麦基因组中，编码SAMS基因在根和茎中都下调，编码ACS和ACO的基因部分上调少量下调。依据这些基因的变化确认磷缺乏条件诱导了乙烯产生的证据还不够充分。因此，直接检测了ACC（1-氨基环丙基-1-羧酸）含量和乙烯释放量。发现，磷缺乏条件增加了小麦根和茎中的ACC含量，并增加了小麦幼苗的乙烯释放量。
乙烯信号在拟南芥中的两条传递途径：非典型和典型。以拟南芥为研究模板（由于拟南芥中的两种乙烯信号传递途径已被确认），研究乙烯信号在小麦中的传递途径。发现非典型途径的组氨酸的磷转移蛋白（AHP）的基因在磷缺乏条件下未发生变化，猜测磷缺乏条件下的乙烯信号是通过典型乙烯信号途径传递的。因此监测这条途径上所有基因的表达变化，发现典型途径中的乙烯受体和相关基因在磷缺乏下显著上调，证实了小麦对磷缺乏期间的乙烯响应可能是由典型途径传递的猜想。
图1磷缺乏条件下第10天观察，发现诱导小麦中乙烯的产生，并在转录水平上协调乙烯生物合成和信号传导途径
四、全文总结
通过实验，发现：1.在磷缺乏条件下，乙烯分泌的相关酶（ACC和ACO）的基因表达上调，这导致了小麦根和茎中的ACC含量增加，进而促进了乙烯的产生。
2.磷缺乏条件下的乙烯信号传导途径在拟南芥和小麦中主要通过典型的乙烯信号途径进行。
3.乙烯响应因子（ERFs）作为这一途径中的下游调节因子，可能在4B染色体上扮演着关键角色，并与小麦对磷缺乏的响应密切相关。
4.磷缺乏条件下诱导的过量乙烯不仅改变了小麦的生物量和根形态，还影响了磷在不同叶片中的再分配，进而调节了植物对磷缺乏的整体响应。
五、项目介绍
该研究署名南京瑞源生物技术有限公司为其ACC（1-氨基环丙烷-1-羧酸）检测。
瑞源生物&维百瑞检测建立了一种基于LC-MS/MS平台的植物激素分析方法，高通量检测包括乙烯、生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、茉莉酸、水杨酸在内的10大类植物激素。定量分析采用同位素稀释法，可获得植物激素绝对含量。通过高效的样品预处理技术对植物激素进行富集、纯化，结合超高效液相色谱(UPLC)出色的分离能力和串联质谱(MS/MS)的高选择性，可有效降低复杂的样品基质对检测的干扰，进而提高植物激素的检测灵敏度，确保分析结果的可靠性！
