植物的生長發育過程受到環境脅迫或自然災害的影響。小麥是重要的糧食作物之一，但是其在生長過程中常受到乾旱、高鹽和洪澇等逆境的影響；其中，小麥種子的萌發易被各種脅迫延緩乃至打斷，進而影響幼苗生長和最終的產量及品質。對於小麥響應逆境脅迫的相關研究大多集中在幼苗和後期生長階段，對於小麥種子在萌發期應對逆境脅迫的響應機制卻鮮有報導。
中國科學院南京土壤研究所研究員蘭平課題組對萌發期的小麥種子採用PEG、NaCl和淹水處理，分別模擬乾旱、鹽脅迫和洪澇災害。研究發現，這些逆境均會對種子萌發造成負面影響，其中，淹水損害嚴重，會導致種子不能正常萌發。進一步對這些脅迫下小麥種子胚和胚乳分別進行蛋白組學分析發現，種子的不同部位均能通過多種方式響應乾旱、鹽和淹水脅迫。小麥種子胚中主要通過小分子物質代謝、苯丙烷類物質生物合成和脂肪酸降解等途徑以應對不同脅迫。此外，小麥種子胚還分別通過半胱氨酸、甲硫氨酸代謝及澱粉和蔗糖代謝以適應PEG、NaCl脅迫和淹水脅迫。
胚乳通常被認為主要為種子的萌發提供營養。該研究通過比較蛋白組學發現，小麥種子胚乳中在乾旱、鹽和淹水脅迫下氧化磷酸化和泛素介導的蛋白質水解過程等發生變化，進而調節能量和蛋白質代謝，這表明胚乳在應對不同的非生物逆境脅迫響應中發揮特定功能。結合生理生化分析發現，與胚乳相比，胚對脅迫的響應更劇烈、速度快；淹水對種子萌發的影響嚴重，乾旱和鹽較溫和。該研究發現，小麥種子在萌發期應對不同脅迫下具有普適性的代謝通路，如苯丙烷類物質、脂肪酸合成和代謝過程等，這可為後續抗逆作物的選育提供指導。
近期，相關研究成果發表在Plant Molecular Biology和Journal of Proteomics上。研究工作得到國家重點研發計劃項目、國家重點基礎研究發展計劃（973計劃）、旱區作物逆境生物學國家重點實驗室開放課題的支持。
小麥種子胚乳在萌發期響應乾旱、鹽和淹水脅迫的差異表達蛋白的KEGG途徑富集分析