蓮是蓮科蓮屬挺水植物，在亞洲各國廣泛栽培，具有重要的食用、藥用和觀賞價值。為了應對水生環境，蓮適應性進化出了具有超疏水特性的“荷葉效應”，並擁有遍布周身的聯通氣孔。在我國，蓮通常種植於河流、湖泊和低窪地帶。但受全球氣候變化影響，持續性強降雨頻發，蓮常遭受完全水淹的災害，給蓮生產帶來巨大損失。  

　　為加快蓮耐水淹品種的分子育種進程，中國科學院武漢植物園的蓮種質資源與遺傳育種研究團隊開展了蓮應對完全水淹的響應機理研究，在國際園藝期刊Horticulture Research發表了題為“Time-course analysis and transcriptomic identification of key response strategies to complete submergence in Nelumbo nucifera”的研究論文。該研究對 ‘中國古代蓮’ 和 ‘秋星’兩個代表性蓮品種進行了耐水淹時程處理，並結合表型數據、轉錄數據和組化電鏡數據，初步揭示了蓮耐水淹的分子響應機理。研究首次發現，蓮作為一種水生植物，對完全水淹脅迫的耐受性其實很低，中位致死時間隻有10天左右，大大低於其它水生植物40-100天的水淹致死時間。完全水淹早期（3-6h），蓮主要采用了逃逸策略（Escape Strategy），體內乙烯迅速累積、葉柄快速伸長、通氣孔麵積和密度顯著增加。完全水淹後期（24-120h），蓮啟動了靜止策略（Quiescence Strategy），將自身厭氧呼吸限製在較低水平。此外，研究發現在完全水淹脅迫下，蓮的抗病和抗氧化基因的表達水平顯著提升，植物激素包括Ethylene、ABA、GA和JA等都不同程度地參與了蓮的水淹脅迫響應。 

　　以上研究主要由中國科學院武漢植物園的蓮種質資源與遺傳育種研究團隊完成，鄧顯豹副研究員和楊東高級工程師為論文的共同第一作者，楊美研究員為通信作者。本研究得到了國家自然科學基金（31772353, 31700262, 32070336），中國科學院前沿科學重點研究計劃（QYZDB-SSW-SMC017）和中國科學院青年創新促進會（2017390）等項目的資金資助。 

圖1 差異基因共表達分析鑒定蓮參與完全水淹的重要基因

圖2 完全水淹脅迫下蓮葉柄快速伸長，葉片和葉柄的通氣孔密度及麵積迅速增加