铁皮石斛（Dendrobium officinale）属兰科植物，具有显著的耐旱特性。这种高耐旱性与其独特的结构和成分密切相关，例如厚实的叶片和茎秆中富含多糖及其他胶体物质。尽管如此，铁皮石斛耐旱性的分子机制尚未被充分揭示。其优异的抗旱能力能否通过异源转移应用于其他不耐旱植物，是当前科研探索的重要方向之一。

近期，武汉生物工程学院徐飞教授带领的植物抗逆育种团队完成的题为“Unlocking Dendrobium officinale’s drought resistance: Insights from transcriptomic analysis and enhanced drought tolerance in tomato”的研究在Journal of Integrative Agriculture (JIA) 2025年11期正式发表，揭示了铁皮石斛的耐旱机理及应用价值。

在本研究中，作者发现铁皮石斛干旱缺水六个月后，铁皮石斛仍然具有活力，这可以从它仅补水两天后就快速生长中看出。对经过一个月脱水处理的铁皮石斛植株进行转录组分析发现，参与诸多进程的基因表达发生了变化，其中最突出的是应激反应、光合作用、植物激素信号传导和碳代谢和果糖/甘露糖途径等。在这些差异表达基因中，过氧化物酶4（POD4）和NAC37被显著上调。值得注意的是，异源过表达铁皮石斛POD4和NAC37的转基因番茄植株比对照植株更耐旱，表现为活力更强、结实率更高，呼吸速率和叶绿素水平更稳定，以及氧化损伤更低等。

图1 铁皮石斛缺水6个月以及复水后的生长状态

图2 转录组分析铁皮石斛响应干旱基因和通路

图3 铁皮石斛基因异源转化番茄增强抗干旱能力

综上，这项研究为探索利用耐旱物种资源来赋予不耐旱作物抵抗干旱可能性提供了新的关键基因，并确定了铁皮石斛POD4和NAC37基因通过生物育种技术提高作物耐旱性的巨大潜能。

武汉生物工程学院徐飞教授为论文的通讯作者，余璐璐副教授为该论文的第一作者，丹麦奥胡斯大学Muhammad Ahsan Asghar博士和Antonios Petridis教授参与了该项研究工作。

该研究得到了国家自然科学基金、湖北省自然科学基金等项目资助。

论文信息：Lulu Yu, Muhammad Ahsan Asghar, Antonios Petridis, Fei Xu. 2025. Unlocking Dendrobium officinale’s drought resistance: Insights from transcriptomic analysis and enhanced drought tolerance in tomato. Journal of Integrative Agriculture, 24(11): 4282-4293.

https://doi.org/10.1016/j.jia.2025.06.001

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