在植物遭受非生物胁迫的过程中，植物激素作为核心的信号分子，其含量的动态变化以及信号通路的调控，是植物启动抗逆防御、平衡胁迫耐受与生长发育的关键机制。针对干旱胁迫的研究揭示，植物通过复杂的激素网络协同作用以实现逆境适应；例如，脱落酸（ABA）信号通路被显著激活，茉莉酸（JA）信号通路也在转录水平上被诱导以参与干旱响应，同时生长素、脱落酸、油菜素内酯及茉莉酸信号通路在干旱胁迫响应中发挥作用，凸显了激素调控在植物适应性策略中的重要性。在缺硼（BD）胁迫条件下，植物激素的稳态同样遭到破坏，表现为细胞分裂素含量下降，而ABA和IAA含量上升等动态变化；对应的转录组分析结果进一步表明，激素的生物合成与信号通路同时发生改变，标志着植物从生长促进模式转向压力适应模式改变。
目前，对植物激素指标的动态监测与趋势分析，不仅是解析植物胁迫响应生理与分子机制的核心，也是评估作物抗逆能力的依据。当前的研究趋势正从单一激素的静态分析，转向多激素信号网络的动态整合与交互机制解析，旨在通过整合生理生化测定与多组学技术，系统阐明激素信号网络在感知与转导逆境信号、重新编程代谢流与基因表达过程中的关键作用，为抗逆分子育种与栽培调控提供理论支撑。
本期挑选三篇典型文章为大家提供研究思路
文献案例1：整合生理学、代谢组学与转录组学解析草莓对缺硼（BD）胁迫的适应机制
英文题目：Integrative physiological, metabolomic, and transcriptomic insights into strawberry adaptation to boron deficiency stress
发表期刊：Plant Physiology and Biochemistry（IF:6.2）
发表时间：2025
样本类型：野生草莓（Fragaria vesca）品种“Yellow Wonder”的幼苗
本研究采用多类仪器与配套检测技术完成各项指标测定：植株生长与生物量指标通过电子天平称量鲜重与干重，结合蒽酮比色法测定可溶性糖含量，采用考马斯亮蓝法测定可溶性蛋白含量。氧化损伤评估采用硫代巴比妥酸比色法测定丙二醛含量，三氯乙酸法测定过氧化氢（H₂O₂）浓度，氮蓝四唑法测定超氧化物歧化酶（SOD）活性，愈创木酚法测定过氧化物酶（POD）活性，紫外吸收法测定过氧化氢酶（CAT）活性。光合参数采用丙酮提取法测定叶绿素含量，使用叶绿素荧光分析仪测定叶绿素荧光参数。内源植物激素经有机溶剂浸提、旋转蒸发浓缩、滤膜过滤后，采用高效液相色谱系统完成定量。代谢组分析采用超高效液相色谱-质谱联用系统完成广泛靶向代谢物检测。转录组测序使用高通量测序平台进行双端测序，以Fragaria vesca基因组为参考，通过序列比对、定量分析及差异表达基因筛选流程完成数据分析。数据统计采用单因素方差分析（ANOVA），借助SPSS软件完成所有统计分析。
本研究以野生草莓（Fragaria vesca）品种“Yellow Wonder”为试验材料，在霍格兰（Hoagland）营养液水培体系中设置缺硼（BD）处理，通过整合生理生化指标、代谢组学与转录组学，系统解析草莓适应缺硼（BD）胁迫的分子机制。缺硼胁迫显著抑制草莓生长发育，导致叶片和根系鲜重与干重下降，可溶性糖与可溶性蛋白含量降低；同时大量积累过氧化氢和丙二醛，加剧细胞膜氧化损伤，抗氧化酶活性呈现组织特异性变化。光合参数检测显示，缺硼（胁迫降低叶绿素含量并改变叶绿素荧光参数，表明光合效率受到抑制。代谢组学共鉴定到672个代谢物，差异代谢物主要富集于苯丙烷生物合成、类黄酮生物合成等通路；转录组共鉴定到4457个差异表达基因，显著富集于苯丙烷生物合成和植物激素信号转导通路。植物激素分析显示，缺硼胁迫导致细胞分裂素含量下降，脱落酸和生长素含量上升，ABA、乙烯和生长素信号通路相关基因表达发生重编程。在苯丙烷代谢通路中，缺硼胁迫下调了HIDH、DFR、ANS和ANR等基因表达，抑制异黄酮和特定黄烷醇积累，同时上调CHI基因表达促进黄酮醇类化合物积累。相关性分析表明，光合性能、氧化损伤指标与关键代谢物、胁迫响应基因高度相关。该研究从代谢物和基因层面揭示了草莓适应缺硼胁迫的多层次调控网络，为选育硼高效利用草莓品种提供了潜在生物标志物。
缺硼胁迫通过诱导氧化损伤、干扰光合作用以及改变植物激素稳态来抑制草莓植株的生长。在分子层面，缺硼胁迫通过苯丙烷途径重新调控代谢过程，尤其显著下调了HIDH、DFR、ANS和ANR等基因的表达，导致异黄酮（如金雀异黄素苷）和黄烷醇（如表没食子儿茶素（epigallocatechin））的积累减少；同时观察到CHI基因表达上调及特定黄酮醇（如芦丁）的积累，这与植物对氧化胁迫的适应性响应一致。此外，缺硼胁迫还改变了参与激素信号传导（如AUX1、ARRs、PP2C、ERF1/2）及氨基酸生物合成（如ilvD、ilvE、aroD）的关键基因表达，从而扰乱相关代谢通路。这些研究结果从代谢物和基因层面揭示了草莓应对缺硼胁迫的适应机制，并为旨在提高硼利用效率的育种策略提供了潜在生物标志物。
图1.缺硼胁迫抑制草莓生长。A.缺硼（BD）胁迫处理下草莓幼苗的生长情况B.缺硼胁迫处理下草莓幼苗根系的生长情况。
图2.缺硼胁迫的草莓幼苗根系中植物激素浓度。(A)野生草莓幼苗根系在缺硼胁迫下的tZR浓度；(B)野生草莓幼苗根系在缺硼胁迫下的GA浓度；(C)野生草莓幼苗根系在缺硼胁迫下的iP浓度；(D)野生草莓幼苗根系在缺硼胁迫下的ABA浓度；(E)野生草莓幼苗根系在缺硼胁迫下的IAA浓度。数值偏差数据来自三次独立生物学重复实验。统计检验表明，标注相同字母的数值之间无显著差异（方差分析，P<0.05）。
图3.缺硼胁迫下草莓根系中植物激素生物合成与信号传导途径受到的影响。基因表达模式热图分析采用Log2倍数变化值；青色和黄绿色方框分别表示相较于未处理对照组表达量升高或降低的差异表达基因（DEGs）。
文献案例2：中亚紫菀木叶片对干旱胁迫的生理和转录组反应
英文题目：Physiological and Transcriptomic Responses of Asterothamnus centraliasiaticus Leaves to Drought Stress
发表期刊：Agronomy（IF:4.1）
发表时间：2026
样本类型：中亚紫菀木（Asterothamnus centralasiaticus）
本研究采用多种检测技术完成各项指标测定。在生理指标检测方面：使用电导率仪测定叶片相对电导率，评估细胞膜相对透性；利用植物生理生化试剂盒配合分光光度计测定抗氧化酶（SOD、POD、CAT、APX）活性、渗透调节物质（脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖）含量以及丙二醛含量；采用酶标仪基于荧光检测法测定总活性氧含量。在转录组分析方面：使用RNA提取试剂盒提取总RNA，经Agilent生物分析仪和分光光度计评估RNA质量后进行Illumina平台测序。在基因表达验证方面：采用SYBR Green qPCR Master Mix和qPCR系统进行实时荧光定量PCR分析，以核糖体蛋白S为内参基因，采用2−∆∆CT法计算相对基因表达水平。数据统计方面：使用学生t检验进行显著性分析，显著性水平定义为*p<0.05、**p<0.01、***p<0.001、****p<0.0001。
本研究以中亚紫菀木（Asterothamnus centralasiaticus）为试验材料，在温室盆栽条件下设置干旱处理组（停止浇水）与对照组（正常浇水），当干旱组叶片出现明显黄化、土壤含水量降至1.5%-2.5%时采样，系统探究该荒漠灌木对干旱胁迫的生理与分子响应机制。生理指标测定结果显示，干旱胁迫显著增强了抗氧化酶（POD、SOD、CAT、APX）的活性，促进了渗透调节物质（脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖）的积累，同时丙二醛含量和相对电导率显著升高，而总活性氧含量显著降低，表明植物通过激活抗氧化防御系统有效清除了活性氧。在转录组层面，共鉴定到15010个差异表达基因，包括4311个上调基因和10699个下调基因，PCA分析显示对照组与干旱组明显分离。KEGG通路富集分析表明，差异基因显著富集于苯丙烷生物合成、玉米素生物合成和植物激素信号转导等通路。在植物激素信号转导方面，ABA信号通路中的PYL和ABF基因上调，JA信号通路中的JAR1和多数JAZ基因上调，BR信号通路中的BSK、BZR1/2和TCH4基因上调，生长素信号通路中的AUX1和ARF上调而Aux/IAA、GH3和SAUR下调，表明多个激素信号通路协同响应干旱胁迫并发生从生长促进向抗逆适应的重编程。在苯丙烷生物合成通路中，PAL、4CL、COMT、F5H、HCT、CSE和REF1等关键酶基因上调，可能通过促进木质素积累增强细胞壁刚性、减少水分流失。qPCR验证结果显示，随机选取的15个基因表达趋势与RNA-seq数据显著正相关（R²=0.7261），确认了转录组数据的可靠性。研究证实中亚紫菀木通过协调抗氧化防御、渗透调节、激素信号转导及苯丙烷代谢等多条通路的协同作用实现干旱适应，为荒漠植物抗逆机制研究和分子育种提供了理论依据。
本研究系统解析了中亚紫菀木（Asterothamnus centralasiaticus）叶片对干旱胁迫的生理和转录响应机制。生理指标分析表明，干旱胁迫显著增强了抗氧化酶（POD、SOD、CAT、APX）的活性，促进了渗透调节物质（可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸）的积累，同时丙二醛含量和相对电导率显著升高，而总活性氧（ROS）含量显著降低。这一结果表明，中亚紫菀木能够有效激活抗氧化防御系统以清除活性氧，从而缓解干旱造成的氧化损伤。在转录组层面，共鉴定到15010个差异表达基因，其中4311个上调、10699个下调。KEGG通路富集分析显示，这些差异基因显著富集于苯丙烷生物合成、植物激素信号转导和玉米素（zeatin，细胞分裂素之一）生物合成等关键通路。在植物激素信号转导方面，脱落酸（ABA）、茉莉酸（JA）和油菜素内酯（BR）信号通路均被激活，其中ABA信号通路中的PYL和ABF基因上调，JA信号通路中的JAR1和多数JAZ基因上调，BR信号通路中的BSK、BZR1/2和TCH4基因上调，而生长素信号通路则呈现向抗逆适应方向的重编程。在苯丙烷生物合成通路中，PAL、4CL、COMT、F5H、HCT和CSE等关键酶基因上调，可能通过促进木质素积累增强细胞壁刚性、减少水分流失。本研究通过整合生理学与转录组学数据，建立了基因表达模式与关键生理性状之间的关联，揭示了中亚紫菀木通过协调抗氧化防御、渗透调节、激素信号转导及次生代谢等多条通路实现干旱适应的分子机制。
图1.干旱胁迫下中亚紫菀木（Asterothamnus centralasiaticus）叶片植物激素信号转导通路的差异调控。热图展示差异表达基因的log2倍变化值。通路图中色块与方框的颜色代表对应基因。(a)生长素信号通路；(b)脱落酸（ABA）信号转导通路；(c)油菜素内酯（BR）信号转导通路；(d)茉莉酸（JA）信号转导通路。
文献案例3：多组学分析方法揭示了拟南芥在盐胁迫下的时间共性和特异性分子变化
英文题目：Multiomics analysis revealed the temporally common and specific molecular changes in Arabidopsis thaliana(L.)under salt stress
发表期刊：BMC Genomics（IF:3.9）
发表时间：2025
样本类型：拟南芥（Arabidopsis thaliana(L.)Col-0(Col-0)）幼苗
本研究检测技术覆盖转录组、翻译组、蛋白质组、植物激素组到代谢组的多组学层面。在转录组分析中：使用TRIzol试剂提取总RNA，mRNA经磁珠纯化后，利用NEBNext试剂盒构建文库，并通过Illumina平台进行150 bp双端测序，以评估基因表达变化。在翻译组分析中：采用核糖体图谱分析（Ribo-seq）检测翻译调控，样品经裂解、RNase I消化后分离核糖体保护片段（RPFs），构建文库后在Illumina平台进行150 bp双端测序，结合转录组数据评估翻译效率。在蛋白质组分析中：采用TCA/丙酮沉淀法提取总蛋白，经胰蛋白酶酶解后使用TMT试剂标记，肽段经液相色谱分离后使用高分辨率质谱仪进行LC-MS/MS分析。在植物激素定量分析中：使用液相色谱串联三重四极杆质谱系统，通过电喷雾电离对吲哚-3-乙酸（IAA）、脱落酸（ABA）、赤霉素（GA₃）、玉米素（zeatin，细胞分裂素之一）、水杨酸（SA）和茉莉酸（JA）六种激素进行定量检测。在代谢组分析中：使用甲醇:水(3:1)提取液处理样品，通过超高效液相色谱串联质谱仪，在全扫描MS与MS/MS模式下进行非靶向代谢物检测。
数据统计与分析方面：转录组与翻译组的差异基因通过DESeq2包鉴定（|log2FC|≥1，padj<0.05），蛋白质组采用广义线性模型识别差异蛋白，代谢组与激素数据则通过相似统计方法处理后进行KEGG与GO富集分析。
本研究以拟南芥（Arabidopsis thaliana Col-0）为试验材料，在1/2 MS培养基中设置125 mM NaCl盐胁迫处理，通过多组学联合分析，系统解析拟南芥响应盐胁迫的动态分子调控机制。研究于盐胁迫后不同时间点（6、12、24和48h）分别开展转录组学、核糖体图谱分析（Ribo-seq）、蛋白质组学、植物激素定量及代谢组学检测。转录组学显示，盐胁迫6h后共鉴定到3087个差异表达基因，其中JAZ7、CBF4和bHLH92等转录因子快速上调，NAC041和MYB90显著下调，表明早期胁迫信号通路被迅速激活。核糖体图谱分析在12h发现，TAS1C、TAS2及叶绿体tRNA（AtTRNR.1、AtTRNC、AtTRNV.1）在翻译水平显著上调，而多个光合系统相关基因翻译受到抑制，揭示翻译后调控在盐胁迫响应中的重要作用。蛋白质组学在24h鉴定到185个差异蛋白，S-腺苷甲硫氨酸生物合成相关蛋白下调，而参与分解代谢和逆境响应的蛋白上调，表明植物由生长发育向应激防御阶段转变。植物激素定量显示，脱落酸（ABA）水平上升约两倍，生长素（IAA）、赤霉素（GA3）、细胞分裂素（玉米素）、水杨酸（SA）和茉莉酸（JA）均显著下降，其中JA含量降至对照的三分之一，反映植物从生长促进向胁迫响应的激素信号重编程。代谢组学在48h检测到2519个显著变化的代谢物，D-脯氨酸和1-吡咯啉-2-羧酸等渗透保护物质后期积累，贡献于长期盐胁迫适应。整合转录组、核糖体图谱与蛋白质组数据显示，1821个基因在转录、翻译和蛋白水平呈现不同程度变化，部分功能蛋白（如AtCER1、AtGGL19、AtLEA14）在转录与翻译水平呈现相反趋势，凸显了盐胁迫适应的多层次调控复杂性。该研究首次绘制了拟南芥盐胁迫响应中从转录到蛋白调控网络的动态图谱，揭示了时序特异性调控模式，为耐盐作物分子育种提供了基因资源与技术指导。
本研究通过多组学联合分析，揭示了拟南芥响应盐胁迫的动态分子调控网络。在盐胁迫早期，转录因子如JAZ7、CBF4和bHLH92快速上调，启动信号转导通路。在翻译层面，核糖体图谱分析发现TAS1C、TAS2及叶绿体tRNA（AtTRNR.1、AtTRNC、AtTRNV.1）翻译活性显著上调，揭示了细胞器翻译在胁迫响应中的潜在作用。蛋白质组学分析显示，叶绿体功能蛋白（AtPSAA、AtPSAB、AtPSBA、AtRBCL）对盐胁迫产生响应，而部分功能蛋白如AtCER1、AtGGL19和AtLEA14在转录与翻译水平呈现相反趋势，凸显了盐胁迫适应的复杂性。植物激素检测结果表明，脱落酸（ABA）水平显著上升约两倍，而茉莉酸（JA）被大幅抑制，降至对照的三分之一，其中AtOPR3和JAZ7被鉴定为关键的调控节点。
胁迫后期，代谢组学分析显示D-脯氨酸和1-吡咯啉-2-羧酸显著积累，可能有助于增强盐胁迫抗性。本研究首次绘制了拟南芥盐胁迫响应中从转录到蛋白的动态调控图谱，为耐盐作物分子育种提供了时序特异性候选基因和代谢物资源，后续仍需通过功能验证进一步解析这些候选分子在盐胁迫适应中的精确作用机制。
图1.盐胁迫早期响应中的植物表型,拟南芥Col-0幼苗在正常培养条件（1/2 MS培养基）与盐胁迫条件（添加125mMNaCl的1/2 MS培养基）下培养2天的表型对比。
图2.拟南芥响应盐胁迫的植物激素。对模拟处理与盐处理的拟南芥幼苗中六种主要植物激素（包括吲哚-3-乙酸（IAA）、脱落酸（ABA）、赤霉素（GA3）、玉米素（zeatin，细胞分裂素之一）、水杨酸（SA）和茉莉酸（JA））进行了定量分析。激素水平测定于处理后24h进行。
植物激素在胁迫条件下会发生多种变化，总体可以概括为以下几大类：核心防御激素（ABA、JA、SA、ET）在多种胁迫下积累，生长促进型激素（IAA、GA、CK）在非生物胁迫下被抑制，而BRs和SLs则在特定胁迫下被激活以协调适应，具体明细见下表：
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| ABA、JA、SA、ET | 积累/激活 | 干旱、盐碱、低温、高温、生物胁迫、淹水 |
| IAA、GA、CK | 合成受抑/含量降低/信号被抑制 | 干旱、盐碱、低温 |
| BRs、SLs | 诱导激活 | 高温、盐、冷、养分缺乏、干旱 |
| ET（淹水）、ABA（降解）、GA（逃逸/静止策略） | 变化复杂 | 淹水渍涝、重金属 |
[1]Xiaoyu Guo,Haojing Zhang,Chenyu Duan,et al.Integrative physiological,metabolomic,and transcriptomic insights into strawberry adaptation to boron deficiency stress.Plant Physiology and Biochemistry,2025,229:110599.
[2]Jiaojiao Pei,Ying Liu.Physiological and Transcriptomic Responses of Asterothamnus centraliasiaticus Leaves to Drought Stress.Agronomy,2026,16(3):337.
[3]Zixuan Chen,Chanjuan Ye,Yuan Zeng,et al.Multiomics analysis revealed the temporally common and specific molecular changes in Arabidopsis thaliana(L.)under salt stress.BMC Genomics,2025,26(1).