基于代谢组和转录组联合解析山桃响应冻害机制

　　

摘要：

目的 冷冻胁迫是限制桃树生长、果实品质和产量的主要环境因素之一。然而，关于桃树应对低温响应的分子机制目前仍知之甚少，探究低温胁迫下桃树氨基酸、碳水化合物及脂质代谢的动态重编程规律及其与抗寒性的分子关联，为抗寒分子育种及栽培技术优化提供理论支撑。 方法 以山桃（Prunus davidiana）为材料，采用梯度冷冻低温处理（5、-5、-15、-25 ℃），测定生理指标并结合转录组学与代谢组学的比较分析，通过整合生理生化测定、代谢组学和转录组学技术，系统解析其多组学调控网络。 结果 冷冻胁迫触发山桃脯氨酸与可溶性糖的积累，伴随丙二醛（MDA）含量及电解质渗漏率（EL）升高，表明细胞膜系统受损。代谢组学分析显示，低温下糖类及其衍生物显著富集，部分氨基酸减少，而三羧酸循环（TCA）相关有机酸（如2-氧代戊二酸、瓜氨酸）含量增加。黄酮类生物合成、精氨酸合成及氮代谢通路在胁迫中显著激活。转录组分析证实，葡萄糖苷酸生物合成相关基因在低温下表达显著上调，与代谢物变化协同响应冷冻胁迫，揭示山桃通过代谢?基因网络调控增强抗寒能力的分子机制。 结论 揭示山桃应对冷冻胁迫时激活淀粉与蔗糖代谢、苯丙烷及黄酮类合成途径，筛选出21种关键代谢物和15个核心基因，阐明了抗冻代谢与基因调控协同机制。