彌勒苣苔（Paraisometrum mileense W. T. Wang）是苦苣苔科 Gesneriaceae 彌勒苣苔屬 Paraisometrum 的唯一物種。該物種原以為已滅絕百年，最近被中國科學院昆明植物研究所的研究人員重新發(fā)現(xiàn)。因其野外居群少、植株個體少，被列為“極小種群物種”，亟需進行生物學特性和種質(zhì)資源保護研究。
昆明植物所李唯奇研究組發(fā)現(xiàn)彌勒苣苔是一種復(fù)蘇植物。復(fù)蘇植物(Resurrection plants)是一種能夠耐受極度干旱的植物，其經(jīng)常以脫水時忍受傷害、在復(fù)水時修復(fù)傷害的策略保持細胞膜的完整性，從而能夠在經(jīng)歷低于10%相對含水量后仍然可以存活，具有研究和發(fā)掘植物抗旱機制和基因資源的重要價值。該研究組解析了彌勒苣苔復(fù)蘇過程中的膜脂分子變化，發(fā)現(xiàn)其具有與眾不同的復(fù)蘇機制——沒有膜“傷害、修復(fù)”的過程，而是維持質(zhì)外體膜的穩(wěn)定不變，直到致死性的脅迫臨近時，膜系統(tǒng)突然崩潰。深入的研究發(fā)現(xiàn)，彌勒苣苔的膜脂降解過程也與眾不同，缺乏常見的磷脂酶D介導的磷脂酸“庫”降解途徑，而代之以復(fù)雜的二脂酰甘油“庫”降解途徑。由此研究者提出一種新的植物耐受干旱的機制，即植物降低磷脂酶D的活性以阻滯流經(jīng)磷脂酸庫的膜脂降解過程，使得其能夠在一定的脫水脅迫下維持膜的完整性；當致死脅迫來臨，所產(chǎn)生的大量膜脂降解“沖入”二脂酰甘油庫，膜脂降解才得以往下游行進，致使膜崩解。彌勒苣苔以這種機制演繹了“維持或者崩解”的耐旱策略。
超低溫保存技術(shù)是植物種質(zhì)資源長期保存的重要手段。為了更好地保存彌勒苣苔的種質(zhì)資源，該課題組還對彌勒苣苔開展了超低溫保存研究。通過離體葉片誘導不定芽，以長度約2毫米的不定芽作為超低溫保存的外植體，通過微滴玻璃化(droplet vitrification)途徑設(shè)計超低溫保存方案。在優(yōu)化了蔗糖預(yù)培養(yǎng)的濃度和時間、PVS2處理時間和冷馴處理等玻璃化處理后，使得超低溫保存莖尖的再生率達到86%。該研究也為苦苣苔科植物通用性超低溫保存方案的建立奠定了基礎(chǔ)。
以上研究成果分別發(fā)表在 PLoS ONE（第一作者李愛花）和超低溫生物學期刊 Cryoletters （第一作者林亮）上。研究工作得到了國家自然科學基金委項目和中科院百人計劃項目的資助。
圖1 彌勒苣苔和擬南芥植株的脫水復(fù)水情況。A. 彌勒苣苔B. 擬南芥C.相對含水量(RWC)變化。
圖2 彌勒苣苔不定芽超低溫保存后再生情況。（a）解凍后的莖尖在恢復(fù)培養(yǎng)基上培養(yǎng)3周（標尺為1毫米）；（b）解凍后的莖尖在恢復(fù)培養(yǎng)8周以后形成簇狀不定芽（標尺為1厘米）；（c）超低溫保存后再生的植株在生根培養(yǎng)后形成完整植株（標尺為1厘米）；（d）移栽后12周的組培苗（左）和超低溫再生植株（右）（標尺為1厘米）。
