近日，中国热科院生物所在揭示油莎豆块茎脱水抗性机制中取得新进展。研究发现，与种子类似，一类叫做SMP（Seed maturation protein）的小分子亲水蛋白在块茎的成熟过程中特异性积累，并与其水分含量负相关，暗示油莎豆块茎发生了类似于种子的共进化。该研究有助于阐明营养组织脱水抗性的分子机制与组织特异性的调控网络，对于油莎豆抗性品种的选育与开发利用具有指导意义。
油莎豆（Cyperus esculentus L.），又名油莎草、虎坚果、铁荸荠、地下核桃、地下板栗、糖根果、洋地栗，是一种隶属于禾本目莎草科的多年生草本。生产上，油莎豆作为一年生作物栽培，以收获地下块茎为主要经济目标。油莎豆块茎的顶端含有芽点，可以像红薯、马铃薯等块根块茎类作物一样用作种豆进行无性繁殖；不同的是，油莎豆的块茎除富含淀粉（25-45%）和可溶性糖（15-20%）外，还积累24-35%的油脂，其中，油酸和亚油酸等不饱和脂肪酸的含量高达85%，属于保健食用油。与大豆、油菜、花生等传统油料作物相比，油莎豆具有适应性广、发展潜力大、每亩产油量高（超过150 kg）等特点，便于在不挤占现有耕地的情况下利用沙化边际土地增加我国的食用油供给，满足国家的战略需求。
图1 SMP在油莎豆及代表性单子叶植物中的进化模式
图2 油莎豆SMP基因在不同组织中的表达模式
图3 油莎豆不同发育时期块茎的含水量及SMP基因的表达模式
油莎豆块茎是迄今唯一已知含水量降低到10%以下却不影响萌发的营养组织，然而，其脱水抗性的分子机制至今仍鲜为人知。SMP是一类被广泛报道在种子胚胎发育晚期特异性积累的小分子亲水蛋白。为揭示SMP基因家族的进化特征及其在油莎豆块茎脱水抗性中的分子机制，我院生物所油脂代谢与调控团队对油莎豆及代表性单子叶植物的SMP基因进行了系统的比较分析，发现SMP家族的分化时间很晚，直至在单双子叶植物分化后才出现目/科/属/物种的特异性扩张与进化；在油莎豆中，SMP在块茎的成熟过程中特异性积累，并与其水分含量负相关，这种类似于种子的积累模式与块茎耐脱水和耐储藏的特性是一致的，暗示油莎豆块茎发生了类似于种子的共进化。然而，是否存在组织特异的调控网络还有待进一步研究。
相关研究成果以题为《Analysis of Cyperus esculentus SMP family genes reveals lineage-specific evolution and seed desiccation-like transcript accumulation during tuber maturation》发表于《Industrial Crops and Products》。论文第一作者和通讯作者为中国热科院生物所/三亚研究院邹智研究员，中国热科院三亚研究院郭安平研究员为并列通讯作者。广东石油化工学院的赵永国副教授、中南民族大学张丽副教授及硕士研究生肖艳华参与了相关工作。
