干旱和盐碱作为制约农业生产的首要非生物胁迫，严重抑制作物生长发育，导致粮食大量减产，直接威胁国家粮食安全。解锁植物应对干旱和盐碱的内在调控密码，阐明干旱和盐碱胁迫下的生理、生化及形态适应规律，成为农业领域亟待攻克的关键课题。

近日，中国科学院东北地理与农业生态研究所李伟强研究员团队在核仁小RNA（snoRNAs）介导植物干旱胁迫响应领域取得系列重要进展，为作物抗旱遗传改良提供了全新思路与靶标基因，相关研究成果已陆续发表。

前期研究中，团队围绕snoRNAs家族成员NONCODING RNA 1（NCR1），深入阐明其负向调控拟南芥抗旱性的分子机制（Li et al., 2025）。在此基础上，团队综合运用遗传学、生理学、转录组学与蛋白质组学等多维度交叉技术，进一步探究snoRNAs家族另一成员HIDDEN TREASURE 2（HID2），在干旱胁迫中的功能（图1；Li et al., 2026）。表型分析显示，干旱处理后，HID2功能缺失突变体（hid2）的耐旱能力显著优于野生型拟南芥；而HID2过表达株系（OE6、OE15）的耐旱性则明显减弱。这一系列数据明确证实，HID2同样以负调控方式参与拟南芥的干旱耐受性调控（图1）。

图1. HID2负向调控拟南芥耐旱性的生理表型

联合转录组与蛋白质组分析表明，水分亏缺条件下，HID2可对类黄酮代谢、角质层合成、叶片衰老、脱落酸合成与响应及氧化胁迫等多个生理过程发挥负向调控作用。后续生理生化及形态学验证进一步表明，HID2通过调控细胞膜完整性、蜡质与花青素次生代谢、叶片衰老速率、脱落酸信号响应、根系发育状态及活性氧清除能力，全方位影响拟南芥的抗旱适应性（图2）。

图2. HID2负向调控拟南芥耐旱性的分子机制

该成果发表于植物学经典国际期刊The Plant Journal（中国科学院一区TOP，IF=5.7）。东北地理所特别研究助理李亮亮为第一作者；东北地理所李伟强研究员、尹小建研究员及德克萨斯理工大学Lam-Son Phan Tran教授为共同通讯作者。山东师范大学杨贤鹏博士、湖北大学吕世友教授和黄浩东博士、中国科学院遗传发育所曹晓风院士团队、北京大学现代农学院钱伟强教授和朱丹萌教授等对本研究开展提供了帮助与指导。

此外，本团队也对独脚金内酯（SL）和烟素（KAR）信号通路途径有兴趣。最近以SL受体D14和KAR受体KAI2的单突变体、双突变体及野生型拟南芥为材料，结合转录组与激素组联合分析技术，精准定位了两条信号通路的功能差异。研究发现，KAR信号在调控脱落酸与细胞分裂素的平衡中扮演更核心的角色，而SL信号则重点参与茉莉酸与赤霉素的平衡调控，二者共同维系植物激素网络的稳定（图3; Li et al., 2025）。

图3. 拟南芥D14与KAI2调控激素含量及代谢基因表达的模型

在此基础上，团队构建了KAI2、SMAX1/SMXL2等单突变体、双突变体与三突变体材料，系统解析KAR信号对器官大小的调控机制。结果显示，细胞大小是决定莲座叶、花瓣、角果及种子大小的核心因素。转录组与激素组联合分析表明，KAR信号通过调控生长素、油菜素内酯、茉莉酸、脱落酸等多种激素通路及器官大小正负调控基因网络，实现对植物器官发育的精细调控（图4）。综合结果证实，KAR介导的KAI2-MAX2-SMAX1/SMXL2信号级联负向调控植物器官大小（Li et al., 2025）。

图4. 拟南芥KAR信号通路调控莲座叶大小的机制模型

团队还系统揭示了DLK2基因的重要生物学功能。DLK2是KAR信号通路关键标志基因。研究发现，dlk2突变体下胚轴伸长受抑、子叶角度改变，根毛发育与莲座叶下弯显著增强；而DLK2过表达可诱导种子休眠，抑制幼苗生长、开花与分枝，并改变茎粗、花瓣及种子大小。该研究证实，DLK2与同源基因KAI2、D14既有功能保守性，又存在功能分化，为植物发育调控与抗逆分子育种提供了新的基因资源与理论基础（图5; Nie et al., 2026）。

图5. 拟南芥DLK2参与植物发育和抗逆响应的调控模型

以上三项植物激素相关的成果分别发表于植物学经典国际期刊Plant Cell Reports（中国科学院二区，IF=4.5）和Physiologia Plantarum（中国科学院二区，IF=3.6）。东北地理所特别研究助理李亮亮为三篇文章第一/共同第一作者，2024级博士研究生朱晨博、2023级硕士研究生聂小繁为共同第一作者；东北地理所李伟强研究员、尹小建研究员及德克萨斯理工大学Lam-Son Phan Tran教授为共同通讯作者。

上述研究得到国家重点研发计划（2022YFD1500505）、国家自然科学基金（32370321）及中国科学院战略性先导科技专项（XDA28110100）的联合资助。

论文信息：

1. Li, L.#, Yang, X.#, Huang, H., Zhu, C., Xing, M., Yang, K., Nie, X., Fu, J., Wang, M., Liang, Z., Lü, S., Qian, W., Tran, L. P.*, Yin, X.*, and Li, W.* (2025). The small nucleolar RNA NON-CODING RNA 1 negatively regulates drought tolerance in Arabidopsis thaliana. The Plant Journal. 123(4), e70428. https://doi.org/10.1111/tpj.70428

2. Li, L.#, Yang, X., Huang, H., Zhu, C., Xing, M., Yang, K., Nie, X., Fu, J., Wang, M., Liang, Z., Feng, X., Zhao, J., Li, X., Lü, S., Shi, Y., Tran, L. P.*, Yin, X.*, and Li, W.* (2026). Small nucleolar RNA HIDDEN TREASURE 2 reduces drought tolerance via multiple pathways in Arabidopsis. The Plant Journal. 125(3), e70718. https://doi.org/10.1111/tpj.70718

3. Li, L.#, Gupta, A.#, Zhu, C.#, Xu, K., Watanabe, Y., Tanaka, M., Seki, M., Mochida, K., Kanno, Y., Seo, M., Nguyen, K. H., Tran, C. D., Chu, H. D., Yin, H., Jia, K. P., Tran, L. P.*, Yin, X.*, and Li, W.* (2025). Strigolactone and karrikin receptors regulate phytohormone biosynthetic and catabolic processes. Plant Cell Reports. 44(3), 60. https://link.springer.com/article/10.1007/s00299-025-03456-3

4. Li, L.#, Xu, K., Zhu, C., Yang, K., Nie, X., Fu, J., Mochida, K., Watanabe, Y., Nguyen, K. H., Feng, X., Tian, C., Yin, X., Tran, L. P.*, and Li, W.* (2025). The KAI2-SMAX1/SMXL2 module regulates organ size through interaction with other hormone pathways in Arabidopsis thaliana. Physiologia Plantarum. 177(6), e70646. https://doi.org/10.1111/ppl.70646

5. Nie, X.#, Li, L.#, Zhu, C., Yang, K., Li, Q., Fu, J., Xing, M., Wang, M., Nelson, D. C., Feng, X., Zhao, J., Liang, Z., Tian, C., Tran, L. P.*, Yin, X.*, and Li, W.* (2026). Overexpression of DWARF14-LIKE2 in Arabidopsis thaliana alters multiple traits related to plant morphology and osmotic and salt stress tolerance. Plant Cell Reports. 45(3), 60. https://doi.org/10.1007/s00299-026-03742-8