全球气候变化加剧极端环境频发，农田作物愈发频繁遭受多重非生物胁迫叠加的影响。在青藏高原，水分亏缺与UV-B辐射增强同步发生的频率日益增加，已成为制约高原粮食作物稳产高产的关键因子。作物遭遇复合胁迫时，往往存在抗逆防御与籽粒产量、种子品质间的资源分配权衡效应；当前农业生产亟待厘清一套生理与分子调控通路，实现植株抗逆能力提升与复合胁迫下产量损失缓解相协同。青稞作为青藏高原特有的粮食作物，长期演化于强紫外、季节性干旱共存的特殊生境，是解析干旱和UV-B复合胁迫响应机制的理想研究材料。已有研究证实，双重胁迫条件下UV-B辐射可重塑青稞代谢与激素信号通路，提升植株耐旱能力；当脱落酸（ABA）与UV-B信号时序同步时，二者存在显著的协同调控潜力。但现阶段仍缺乏系统认知：干旱叠加UV-B胁迫下，青稞协调胁迫适应、资源分配，平衡产量与种子品质的内在机理尚不清晰，尤其UV-B与ABA信号通路如何交叉互作、同步统筹防御代谢与生殖资源分配的分子基础未见完整阐释。基于此，本研究系统解析青稞在干旱、增强 UV-B 辐射、外源ABA三者联合处理下，胁迫防御与产量损耗解耦的生理及分子调控机制，以期完善高原作物复合逆境应答理论体系，为高海拔青稞抗逆稳产、优质高效栽培提供理论支撑。

中国科学院成都生物研究所工程扰损生态系统格局过程与修复创新团队博士研究生Noman Shoaib在博士生导师潘开文研究员的指导下，以青藏高原重要粮食作物青稞为研究对象，构建2×3×2三因素试验体系：设置充分灌溉、重度干旱两个水分梯度；无UV-B、低剂量UV-B（6 kJ m⁻² d⁻¹）、高剂量 UV-B（15 kJ m⁻² d⁻¹）三个紫外辐射水平；施加70 μM外源脱落酸（ABA）、不施加外源ABA两组处理，系统观测多重胁迫下青稞生长形态、养分积累、籽粒产量与品质等相关指标，整合转录组、代谢组多组学联合解析，阐明干旱环境中UV-B辐射与外源 ABA 协同调控青稞产量—种子品质权衡关系的分子调控机制。研究结果表明：（1）干旱、UV-B辐射与外源ABA三者复合处理能够显著提高青稞根冠比，促进叶片磷（P）、镁（Mg）及茎秆钾（K）养分富集。其中干旱叠加低剂量UV-B与外源ABA处理组，青稞千粒重较对照组提升10.3%；干旱搭配高剂量UV-B与外源ABA则可显著提高籽粒可溶性糖与蛋白质积累水平。（2）ABA与UV-B辐射共同作用可上调脂肪酸去饱和酶（FADs）表达、抑制脂氧合酶（LOX）活性，稳定细胞膜流动性；低剂量UV-B结合外源ABA处理可使植株氧化损伤程度降低81.8%，大幅缓解逆境伤害。（3）干旱、UV-B辐射与外源ABA协同诱导ABA合成关键基因NCED3、赤霉素（GA）合成核心基因KAO显著上调，内源ABA与GA含量同步升高，实现植株抗逆能力提升与生长恢复同步发生。综合分析表明，ABA与UV-B辐射信号互作能够重塑植株逆境应答通路，将胁迫信号转化为增产调控信号：低剂量UV-B可诱导青稞形成胁迫记忆，高剂量UV-B则介导植株生长修复。研究同时证实，光谱激素协同识别、茎秆养分缓冲调控是高原谷物适应气候变化的核心策略。该研究明晰了复合逆境下青稞产质平衡调控机理，为高海拔区域青稞优质稳产栽培、田间精细化管理提供了重要的理论支撑。

相关研究成果以“Coordination of Abscisic Acid and Ultraviolet‑B Radiations
Dissociates Yield and Seed Quality Trade-Offs in Highland Barley under Water Deficit Stress”为题，发表在农业领域期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry上。成都生物研究所博士生Noman Shoaib为论文第一作者，潘开文研究员为通讯作者。本研究得到第二次青藏高原综合科学考察研究（2019QZKK0303）的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1021/acs.jafc.6c05637

图 1 脂肪酸代谢、生物合成、基因表达及组成特征

图2 激素信号级联和转录表达变化

图3 青稞籽粒蛋白生物合成途径与籽粒发育

图4 基于激素调节、生理变化以及生化反应的应激信号传递网络图