全球气候变化导致极端气候频发，洪涝灾害发生频率和严重程度剧增，对植物的生长发育和生态分布产生了极大影响。植物淹水后的恢复过程，对于重新激活植物体内的生理活动、恢复正常生长至关重要。过去几十年内，科学家们对植物淹水过程中的逆境感知和信号转导机制进行了较为深入的研究，取得了一系列重要发现。然而，对洪水退去后植物恢复的应答和适应性机制了解非常有限。

近日，中山大学植物逆境生物学团队肖仕教授联合荷兰乌得勒支大学（Utrecht University）Laurentius A. C. J. Voesenek教授，在植物学权威期刊《Plant Biotechnology Journal》在线发表了题为“Multi-stress resilience in plants recovering from submergence”的综述论文，系统总结了植物在淹水后恢复过程中面临的多重挑战、应对策略和信号调控机制研究进展。论文重点阐述了模式植物拟南芥和水稻在淹水后恢复期各种调节通路之间的相互作用，深入比较了植物和动物缺氧后的复氧应答机理，为未来该领域的深入研究提供了新思路。

由于天气变化、自然排水和有效的农业管理，洪涝事件往往是短暂的。然而，在洪水淹没中幸存下来的植物，在淹水后恢复阶段会面对更多的胁迫因素，对这些因素的适应和应答机制，也直接决定了植物的耐涝性。洪水退去后，植物恢复到正常的氧气和光照条件，这一变化会导致植物必须面对复氧、脱水、光抑制、加速衰老和营养匮乏等多种因素造成的损伤。恢复过程中的植物还必须清理淹水期和恢复期积累的有毒物质及防御病虫害等生物胁迫的危害。在此文中，作者梳理和总结了造成植物在淹水后恢复期遭受多重胁迫的原因和植物应对机制等方面的最新研究进展（图1）。进一步，论文系统总结了在淹水后恢复阶段植物体内的代谢、激素和转录重编程等方面的作用机理，比较和分析了两种模式植物拟南芥和水稻中复氧应答的异同，为陆生植物和半水生植物的淹水后恢复研究奠定了理论基础。

图1. 拟南芥和水稻对淹水后恢复过程的适应性机制

最后，论文讨论了植物和动物在低氧后复氧应激反应方面的一些相似性（图2），以期通过借鉴动物细胞的研究为植物缺氧后复氧的适应机制研究提供新见解和新思路。论文总结指出，以往的恢复期植物适应性调整研究揭示了一些重要的信号通路、下游反应和生存保护策略，但目前对植物淹水后控制快速有效恢复的核心感知因子及其调控机制还不清楚，恢复期间不同信号的层次结构和相互作用网络尚未建立。因此，利用先进的多组学研究方法以及植物的自然遗传多样性是探究淹水后恢复期谜团和了解恢复期植物抗逆性的关键，研究成果将对作物耐涝遗传改良具有重要的理论指导意义。

图2. 植物和动物对低氧后复氧应激反应的比较

中山大学生命科学学院袁利兵博士为论文第一作者，肖仕教授、Laurentius A. C. J. Voesenek教授和陈沫先博士为共同通讯作者。Rashmi Sasidharan教授和博士研究生王林娜参与了论文的写作和讨论。该研究得到了国家自然科学基金杰出青年科学基金项目、面上项目和青年项目及广东省重点领域研发计划等项目的资助。

肖仕教授团队长期从事植物低氧感知和信号转导研究，近年来在脂信号分子调控植物低氧应答及低氧后复氧保护的分子机制研究中取得了一系列研究进展，研究成果先后发表在Autophagy、Plant Cell、Journal of Integrative Plant Biology、PLoS Genetics、Plant Physiology、Plant Journal等国际权威期刊，多篇论文入选ESI高被引论文。2021年受邀在Progress in Lipid Research上撰写综述论文，构筑了植物脂质调控低氧逆境应答的理论框架。

文章来源：植物生物技术Pbj