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当地老农王德胜路过,见他们对着泽泻研究,便说:“这草邪乎得很!前几年海水倒灌,把这片地淹了,什么都死了,就它第二年又冒出来了。我们试过在它旁边种豆子,居然比别处长得好点。”李修庆追问:“您是说,它能改良土壤?”王德胜指着泽泻周围的土:“你看,这土没那么白了吧?它就像海绵,能吸盐。”
这次发现,让李修庆团队把研究方向锁定在泽泻的耐盐机制上。他们带回了黄河三角洲的泽泻样本,与武汉本地湿地的泽泻进行对比实验:在培养液中逐渐增加盐分,武汉泽泻在含盐量0.3%时就出现明显萎蔫,而黄河三角洲的泽泻,在含盐量0.6%时仍能正常生长,叶片细胞的电解质外渗率(细胞膜稳定性指标)比前者低40%。
“这说明它的细胞有更强的抗盐能力。”李修庆在实验室里看着两组泽泻的对比图,“肯定有某种基因在起作用。”他想起王德胜的话,忽然觉得,这株草在盐碱地的生存智慧,或许比任何文献记载都更直接——大自然早已为植物写下了抗逆的答案,只是需要人类去读懂。
第二回 基因初探 寻找抗盐的分子密码
回到武汉植物园,李修庆团队立刻对两种泽泻进行基因测序。实验室的离心机昼夜不停地运转,提取的DNA在琼脂糖凝胶上呈现出清晰的条带,像一本摊开的密码簿。“我们要找的是在盐胁迫下表达量显着升高的基因,”李修庆对团队说,“就像在人群中找那些在危机时刻挺身而出的勇士。”
初步的转录组分析显示,黄河三角洲泽泻的基因组中,有200多个基因在高盐环境下异常活跃。其中一个编码“甜菜碱醛脱氢酶”的基因引起了他们的注意——这种酶能催化甜菜碱的合成,而甜菜碱是已知的重要渗透调节物质,能帮助细胞在高盐环境中维持渗透压,防止水分流失。
“给它起个名字吧,”学生们围着电脑屏幕上的基因序列,“既然来自泽泻(Alisma),又编码BADH酶,就叫AlBADH怎么样?”李修庆点头:“好,就叫AlBADH。现在要证明,是不是它在主导泽泻的耐盐性。”
他们设计了第一个验证实验:将泽泻置于含盐培养液中,定期检测AlBADH基因的表达量和甜菜碱含量。结果显示,随着盐浓度升高,AlBADH的mRNA水平直线上升,甜菜碱含量也同步增加,就像细胞启动了“防盐护盾”。当盐浓度达到0.8%时,AlBADH的表达量是正常环境的5倍,甜菜碱在细胞中的积累量足以抵消外界的高渗透压。
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