华大在线讯（通讯员 林磊 邓淑文）近日，我校邱保胜教授课题组应邀在微生物学领域顶级期刊FEMS Microbiology Reviews（牛津大学出版社发行，影响因子13.920）在线发表了题为“Reading and surviving the harsh conditions in desert biological soil crust: The cyanobacterial viewpoint”的长篇综述论文（https://doi.org/10.1093/femsre/fuab036）。

生物土壤结皮（Biological soil crusts, BSC）是地球有活性的皮肤（图1），它们在荒漠地区的盖度可达到70%以上，覆盖了全球约12%的陆地表面。作为干旱生境中的先锋拓殖微生物，荒漠蓝藻在沙地固定与土壤形成、表土水分捕获与保持、营养元素生物地化循环、植物群落发育演替等方面扮演着极其重要的角色，其在荒漠化土地生态恢复方面的应用更是备受关注。荒漠蓝藻每天暴露在周期性波动的极端环境条件下，如脱水—复水循环、强紫外辐射、高光和渗透胁迫等，其中水分匮缺是荒漠蓝藻生存的主要限制因素和重要进化驱动因素。然而，荒漠蓝藻如何预先感知干旱信号并提前做好充分的物质准备，从而积极主动地适应荒漠极端环境，一直是荒漠结皮蓝藻研究领域的热点问题。近十多年来，各国科学家从生理、生化和组学层面对荒漠蓝藻耐旱机制的研究已经取得了一些重要进展，但是对于揭示其耐受极端干旱的信号感应、转导机制和响应策略研究仍方兴未艾。

邱保胜教授课题组多年来一直坚持开展荒漠蓝藻研究，突破了荒漠蓝藻发菜（Nostoc flagelliforme）的遗传操作技术瓶颈，将其发展成为研究荒漠蓝藻的模式材料，揭示了其适应荒漠生境的生理与遗传基础，近期在Plant Physiology（2020, 182:1991-2005）、Environmental Microbiology（2019,21: 2261-2272；2019, 21: 845-863；2018, 20: 200-213）和Photosynthesis Research（2019,140: 103-113）等经典学术期刊发表了多篇研究论文，权威学术期刊Plant Physiology曾刊发亮点推介文章（Mukherjee A. 2020.Plant Physiology182: 1804-1805）。在此基础上，该综述文章系统总结了荒漠蓝藻适应极端干旱的普遍性策略及荒漠蓝藻独特的光合作用适应策略，并重点讨论了荒漠蓝藻复苏与生理休眠的节律性调节机制。荒漠蓝藻为了应对、适应和生存在干旱生境，必须准确地读取变化的环境条件，并预测即将到来的干旱，从而为下一次复苏做好充分准备。在此过程中，荒漠蓝藻通过启动多种适应策略的综合调节机制（包括胞外多糖、兼容物质、脱水响应蛋白、无序小肽IDPs、抗氧化剂的合成，以及C/N等营养物质代谢和细胞膜流动性的调节等）以增强它们的应激耐受能力。通过有效地淬灭过剩光能来保护光合机构是荒漠蓝藻在干旱环境中赖以生存的重要策略之一，这包括形成非光依赖的电子重组途径以减轻光抑制损伤；重建藻胆天线以减少激子耦合；以及分子伴侣DnaK介导的PSII的高效修复等，使它们与那些脱水后不能复活的蓝藻区别开来（图2）。荒漠蓝藻还可以与周围微生物（细菌、真菌、噬菌体等）互作以进行营养交换或调节种群组成，为其耐旱提供重要的环境和物质基础。此外，该文还对荒漠蓝藻耐旱机制研究中的一些重要科学问题和未来的发展方向进行了展望，这可为缓解荒漠化及提高干旱条件下的作物产量提供新的见解和思路。

上述工作得到国家自然科学基金（No. 92051105、No. 31900083和No. 31670332）及中国博士后科学基金（2020M682457）的资助，由我校与以色列科学家合作完成。我校徐海锋博士和邱保胜教授分别为该论文的第一作者和通讯作者，戴国政博士为该论文的第三作者，以色列农业研究组织Hagai Raanan博士和希伯来大学Aaron Kaplan教授为该论文的共同第一作者和共同通讯作者。

图1荒漠结皮蓝藻的野外分布、形态特征及其昼夜水分节律变化

图2荒漠蓝藻的光合作用适应策略

（审读人：谢波）