在全球气候变化条件下，温度的升高和降水格局的变化，各种环境胁迫因子单独或联合的作用制约着农作物的生产。水分胁迫是植物生长发育过程中不可避免的不利因素，也是农业生产减产的重要因素。目前，对于植物抗性产生过程中植物激素和小分子物质交叉应答的信号通路是一个研究热点。
中国科学院武汉植物园植物水分胁迫生物学学科组利用过表达或突变精氨酸酶基因(ARGAH)的手段，通过促进或阻断精氨酸水解成鸟氨酸的代谢途径，从而改变植物体内精氨酸代谢以及下游多胺和一氧化氮（NO）的含量，来达到改变植物对非生物逆境抗性的目的。研究表明，随着植株体内NO以及多胺含量的增加，植株体内的抗氧活酶活性增强，活性氧含量明显降低，细胞膜损伤程度小，失水慢，表现出对包括干旱、盐以及低温在内的非生物胁迫的较强的抗性。该部分结果以“Manipulation of arginase expression modulates abiotic stress tolerance in Arabidopsis: Effect on arginine metabolism and ROS accumulation”为题，在Journal of Experimental Botany上发表(doi:10.1093/jxb/ers400)。
同时，该学科组通过对拟南芥基因芯片公共数据库相关数据的分析，发现脱落酸（ABA）受体PYR/PYL基因家族大部分基因在多种胁迫以及ABA处理以后表达量呈下降趋势。而ABA信号传导途径的负调控因子PP2C基因家族的表达量则明显提高。这些结果表明ABA信号途径可能是植物参与对生物胁迫和非生物胁迫反应的共同途径。该结果以“Expression profiling of ABA pathway transcripts indicates crosstalk between abiotic and biotic stress responses in Arabidopsis”为题，在Genomics上发表(doi:10.1016/j.ygeno.2012.06.004)。
通过阻断植物体内精氨酸水解成鸟氨酸的代谢途径，提高多胺和NO的含量，从而提高植物的抗性
ABA代谢(A, C)及信号传导途径(B)相关基因受到逆境胁迫的影响。
（植物水分胁迫生物学学科组）
