植物也生存策略：水稻具有对干旱环境的记忆

在我们的理解中，动物记忆是一种后天习得的技能，无论是听到铃声并集中精力进食，还是记住攻击和疼痛，都是为了更好地生存。植物作为不可移动的生物，在人类生活中一直被精心培育。为他们建造了精密控制场和人工温室。

最近，中国科学院昆明植物研究所的专家在国际期刊《遗传学前言》上发表了相关研究成果。他们发现水稻对干旱环境有“记忆”，并发现水稻的干旱“记忆”调节网络。

植物也有“生存策略”

植物在自然生长过程中会多次经历同样的环境压力。为了更好地成长，他们还将从以前的压力环境中学习经验，以应对反复的环境压力。

早在1996年，Baldwin和Schmelz就发现，在烟草中人工添加茉莉酸甲酯后，烟草中尼古丁峰的形成时间比未处理烟草早2小时。然而，通过观察西南桦的自然生长，研究人员发现，经历了多年秋蛾入侵的西南桦会产生高浓度的酚类物质来抑制蛾蛹的生长。

从人工处理和自然植物恢复力增强的相关例子中，研究人员已经认识到，许多植物也可以形成记忆，并且在经历多种逆境攻击时会产生“策略”来提高它们的生存能力。

为什么大米有“干旱记忆”？

植物材料的人工干旱再处理试验首先由中国科学家在拟南芥中进行。经过多次干旱和再处理后，植物材料的耐旱性显著增强。为了探索受干旱严重抑制的水稻是否也能通过人工手段提高其耐旱性，研究人员在2015年对水稻进行了多次干旱和再处理:将水培水稻材料在水环*风干，干燥一段时间后恢复水环境，然后进行干旱和再浇水的循环处理，使水稻人工经历多重干旱胁迫。最后，发现在经历多次干旱胁迫后，水稻的耐旱性得到了提高。

人工水分胁迫预处理后，水稻中的两种陆稻类型具有记忆效应，2017年也有相关报道。然而，对于水稻干旱“记忆”的成因仍缺乏相关的研究。

为了进一步探索原因，研究者采用测序技术对水稻材料在处理过程中的生理指标进行了比较分析。研究人员发现了6885个参与提高水稻抗旱“记忆”的转录本和238个抗旱“记忆”核糖核酸，并对这些“记忆”转录本进行了分类和解释。结果表明，水稻的大部分干旱“记忆”转录本属于迟反应型，即大多数基因在干旱早期处理中积累能量，并在后期多次处理中发挥重要作用。

为了进一步探索水稻抗旱“记忆”形成的原因，研究者进行了一系列的数据分析和实验验证，最终发现水稻抗旱“记忆”调控网络:脱落酸是植物生长的关键激素之一，在刺激水稻抗旱和引发水稻抗旱代谢反应中起重要作用；同时，核糖核酸和脱氧核糖核酸(甲基化)表观水平的变化会影响抗旱“记忆”转录本的表达。植物光合作用、脯氨酸合成和其他代谢途径的“记忆”转录物都参与了水稻抗旱性的“记忆”。

许多研究者仍在尝试和探索植物的“记忆”。大米中是否还有其他逆境“记忆”还有待进一步探索。“记忆基因”及其参与的“记忆”调控网络的发现，为植物这一特殊功能的研究提供了新的思路。

水稻干旱记忆响应的调控网络分析(李萍制图)

水稻的抗旱“记忆”是继含羞草对外界压力的抗性和燕麦片的短期干旱“记忆”之后，另一个重要的植物“记忆”发现。随着“记忆”在越来越多的植物中的发现，“记忆”不再是动物的专有能力，越来越多的植物会被发现具有这种特性，从而提高它们的生存和适应能力。