表型可塑性（Phenotypic plasticity）是指同一基因型在不同環境條件下表現出不同表型的特性，是生物適應環境變化的關鍵策略之一。研究表明，表型可塑性在外來物種的入侵過程中發揮著至關重要的作用，可塑性強的入侵物種能夠通過快速調整表型來適應新環境，從而顯著提高其擴散能力和繁殖成功率。全球性入侵植物喜旱蓮子草（Alternanthera philoxeroides）憑借其極強的表型可塑性，能夠在不同環境（如陸地和水體）中迅速調整生長策略，例如通過快速莖伸長突破水麵以逃避水淹脅迫。相比之下，其近緣種刺花蓮子草（Alternanthera pungens）由於表型可塑性較低，難以適應水淹環境，因而入侵能力較弱。這一對比凸顯了表型可塑性在物種入侵成功中的決定性作用。因此，深入解析表型可塑性的分子調控機製，不僅有助於揭示入侵物種的環境適應策略，還可為開發針對性的生物防治技術提供理論依據，對遏製外來物種擴散具有重要的生態和經濟意義。
2025年3月31日，鄭丙蓮課題組在Advanced Science在線發表了題為“Nanoparticle delivery of antisense miR162 inhibits invasive habitat adaption of Alternanthera philoxeroides”的研究論文。該研究揭示了miR162能夠快速響應環境變化，促進喜旱蓮子草節間莖伸長，從而幫助其適應水生環境的分子機製。
旱蓮子草與刺花蓮子草雖然具有高度相似的遺傳背景，但二者對水生環境的適應性卻存在顯著差異，這表明喜旱蓮子草的水生表型可塑性並非源於遺傳變異，而是可能依賴於表觀調控機製。近年研究發現，microRNA（miRNA）作為關鍵的轉錄後調控因子，不僅參與植物生長發育的精細調控，還在植物環境適應性中發揮重要作用。為揭示miRNA在喜旱蓮子草水生適應中的功能機製，研究團隊通過水淹處理結合small RNA測序分析，鑒定出多個響應水淹脅迫的差異表達miRNA，其中miR162的表達在水淹3小時後顯著上調，提示其可能參與水生適應性調控。為驗證miR162的功能，研究團隊利用煙草脆裂病毒介導的基因沉默係統（TRV-VIGS）特異性敲降miR162，結果發現植株在水淹條件下的節間莖伸長受到顯著抑製，導致植株無法突破水麵，證實了miR162對水生表型可塑性的關鍵調控作用。進一步的啟動子比較分析揭示，喜旱蓮子草MIR162基因啟動子區含有保守的厭氧響應元件（AREs）——該元件是植物應答低氧脅迫的核心調控模塊；而刺花蓮子草的MIR162基因啟動子則缺失這一關鍵元件，這從分子層麵解釋了兩個近緣種在水淹適應性上的顯著差異。基於上述發現，研究團隊創新性地采用納米顆粒遞送技術將miR162的反義RNA導入喜旱蓮子草，成功抑製了水淹誘導的莖伸長表型。這一成果不僅闡明了表型可塑性的分子基礎，更為開發新型RNA生物農藥防控入侵物種提供了重要的理論依據和技術路徑。
圖注：左圖展示了喜旱蓮子草在水體係統中的入侵過程，其快速擴張嚴重威脅其他水生植物的生存，進而導致生態係統失衡；右圖展示了通過納米顆粒遞送miR162-as抑製喜旱蓮子草在水淹條件下的莖伸長，使其無法伸出水麵，最終導致植物死亡；TDF-nanoparticle: 四麵體納米顆粒；miR162-as: miR162反義RNA。
万博英超狼队网官方网 鄭丙蓮教授課題組博士生胡倩倩和上海交通大學博士後寇爾豐為本文共同第一作者，狗万外围充值 鄭丙蓮教授為通訊作者，狗万外围充值 楊繼教授，雲南農業大學鄭雲教授和上海交通大學張歡副教授為共同通訊作者，狗万外围充值 博士生唐祺，碩士生邱睿怡也參與了該項工作。本研究得到了國家重點研發計劃和國家自然科學基金項目等資助。
文章鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202416747