四川大学刘唤唤课题组综述植物内外源低氧信号感知与转导研究进展

洪涝灾害是全球范围内导致粮食减产的重大自然灾害，提升作物对洪涝灾害的耐受性对全球粮食安全至关重要。植物对外源低氧胁迫的感知和对内源性氧气梯度稳态的调控在其抵御水淹引起的低氧胁迫过程中发挥重要作用。近年来，随着水淹低氧感知和胁迫应答的深入研究，植物低氧信号感知和响应的分子调控网络得到丰富，人们对于植物的水淹低氧适应机制及其在育种应用中的理解和认识也逐步加深。

近日， 四川大学刘唤唤课题组在Journal of Genetics and Genomics在线发表题为“Advances in plant oxygen sensing: endogenous and exogenous mechanisms”的综述论文。该综述系统阐述了拟南芥低氧信号感知与转导分子网络，比较了不同作物的低氧信号转导通路，总结了植物内源与外源低氧信号转导的研究进展，并讨论了内外源氧气信号的交互作用在提高作物洪涝耐受性中的应用前景。

该综述首先全面系统梳理了从真菌、原生动物到植物和后生动物感应外源低氧胁迫的分子机制，并深入剖析了拟南芥中以ERFVII家族转录因子为核心的低氧胁迫感知与信号转导通路。同时，总结了水稻、小麦、玉米等主要农作物的外源低氧信号转导途径，为作物抗低氧胁迫研究提供了重要参考。在此基础上，探讨了植物内源性低氧信号的感应机制，并与动物的低氧感应机制进行对比分析，揭示了植物内源与外源低氧应答信号通路之间复杂的相互调控关系，为进一步理解植物适应低氧胁迫的分子基础提供了新的视角。此外，基于对植物低氧适应性特征(如通气组织和不定根形成等)的认识，该综述提出一种潜在模型，即通过优化内源与外源低氧信号应答的协调作用，在不损害植物生长发育的条件下，提高作物低氧耐受性和保障稳产，为培育抗涝作物提供了新思路。最后，展望了保障作物在洪涝灾害下稳产的新的研究方向，强调了多学科交叉融合在解析作物抗逆调控机制中的重要作用。

植物内-外源低氧信号互作调控作物抗逆稳产模式图

作者简介

四川大学生命科学学院生物科学国家级实验教学示范中心阎臻老师为该综述第一作者，刘唤唤副研究员为通讯作者。该工作得到国家自然科学基金委、四川省自然科学基金等资助。