近日，我所结合转录组高通量测序分析技术与实时定量PCR技术首次解析了入侵植物如何对其它植物产生化感效应的分子作用机制，以“Transcriptome profifiling of Arabidopsis thaliana roots in response to allelopathic effects of Conyza canadensis”为题在生态毒理学领域经典期刊《Ecotoxicology》发表了关于入侵植物化感效应作用机制的最新研究成果。已毕业博士研究生张海燕为该论文的第一作者，戴志聪副教授和杜道林教授为共同通讯作者。

化感物质是外来植物成功入侵的重要作用机制，已在大量的研究中被确认是众多入侵植物能够抑制本地植物生长的重要“武器”。但到目前为止，关于入侵植物对本地植物的化感作用分子机制，我们仍知之甚少。转录组分析技术是利用高通量测序技术进行基因水平相关分析的一种技术，是发现生物响应胁迫相关基因的有效工具。因此，该研究以分子背景清晰的模式生物拟南芥为化感受试物种，利用转录组测序解析了入侵植物对其他植物生长抑制的化感效应的分子机制。

该研究发现入侵植物加拿大蓬的化感物质抑制拟南芥根部生长的靶向基因，诱导了拟南芥146个基因参与了对化感胁迫的响应（出现差异表达）；进一步对差异表达基因的功能注释和代谢通路进行分析，发现拟南芥根组织中与细胞壁相关的基因EXP和XTH在加拿大蓬水提液处理后显著上调，而解毒酶（PER和GST）在化感胁迫下差异表达，而下调的转运蛋白基因MFS和AAP3可能阻碍了营养物质在拟南芥根中的运输；同时，转录因子、钙调节蛋白、钙调素和各种蛋白激酶在拟南芥对化感胁迫的响应中也起着重要作用。最后，该研究进一步结合实时定量PCR技术对加拿大蓬化感效应诱导拟南芥ROS相关基因的表达量进行了定量验证，明确了加拿大蓬对拟南芥产生的化感效应可通过调控活性氧代谢与防御功能形成胁迫，从而对拟南芥的生理甚至生长过程产生负面影响。

该研究探明了植物在遭受外来入侵植物化感胁迫时的分子响应途径，解析了入侵植物对其它植物产生化感效应的分子作用机制，有助于更为深入阐明外来植物如何通过化感物质抑制本地植物而成功入侵的作用机制。

全文链接：https://doi.org/10.1007/s10646-021-02489-0