植物，尤其是其葉片，在不斷變化的環(huán)境中展現(xiàn)出強(qiáng)大的適應(yīng)能力。水生植物面臨著更為多樣和嚴(yán)峻的生存挑戰(zhàn)，其適應(yīng)機(jī)制卻鮮為人知。芡實(shí) (Euryale ferox) 是一種具有巨大、快速擴(kuò)張浮水葉的典型水生植物，是研究水生植物環(huán)境適應(yīng)性的理想模型。類黃酮化合物，特別是類黃酮C-糖苷 (Flavonoid C-glycosides, FCGs)，因其獨(dú)特的C-C糖苷鍵結(jié)構(gòu)而具有更高的穩(wěn)定性和生物活性，在植物響應(yīng)環(huán)境脅迫中扮演重要角色。然而，F(xiàn)CGs在芡實(shí)葉片適應(yīng)水生環(huán)境過程中的具體作用及其在細(xì)胞水平的合成調(diào)控機(jī)制尚不清楚。

近期，揚(yáng)州大學(xué)園藝園林學(xué)院水生蔬菜團(tuán)隊(duì)在國(guó)際著名期刊《Plant Biotechnology Journal》發(fā)表了題為“A model for the adaptation of Euryale ferox leaves to aquatic environments through EfCGT1-controlled flavonoid C- glycoside-specific accumulation in epidermis cells”的研究論文。

該論文利用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)，構(gòu)建了芡實(shí)葉片關(guān)鍵發(fā)育節(jié)點(diǎn)的細(xì)胞圖譜，揭示了其葉片從沉水到浮水過程中表皮細(xì)胞 (Epidermis cells, ECs) 的優(yōu)先分化以及葉肉細(xì)胞和排水器細(xì)胞在浮水階段的顯著分化等適應(yīng)策略；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，類黃酮C-糖苷在表皮細(xì)胞中的特異性積累是芡實(shí)葉片適應(yīng)水生環(huán)境的另一重要特征；同時(shí)還鑒定得到一個(gè)關(guān)鍵的C-糖苷轉(zhuǎn)移酶基因EfCGT1，在FCGs生物合成中發(fā)揮核心作用，并且其活性受到EfZHD17-EfZHD19轉(zhuǎn)錄調(diào)控模塊的負(fù)調(diào)控。該研究首次在單細(xì)胞水平闡明了芡實(shí)適應(yīng)水生生態(tài)的分子機(jī)制，為水生植物適應(yīng)水環(huán)境提供了新見解。

圖1 芡實(shí)葉片關(guān)鍵發(fā)育時(shí)期的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄圖譜

圖2 芡實(shí)EfCGT1的功能鑒定

園藝園林學(xué)院水生蔬菜團(tuán)隊(duì)博士生劉愛蓮為論文第一作者，李良俊教授和吳鵬副教授為共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家特色蔬菜產(chǎn)業(yè)體系（CARS-24）、江蘇省種業(yè)振興“揭榜掛帥”（JBGS[2021]017）、江蘇省研究生科研與實(shí)踐創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目 (KYCX22_3522) 和揚(yáng)州大學(xué)青藍(lán)工程等項(xiàng)目的資助。