盐碱胁迫下‘Jinye’榆树（Ulmus pumila cv.‘Jinye’）响应机制与叶片颜色变化的分子解析

《Journal of Crop Health》：Molecular Dissection of Response Mechanism and Leaf Color Variation in Ulmus Pumila Cv.‘Jinye’ Under Saline-Alkali Stress

本研究利用转录组与代谢组学分析，揭示白榆‘金叶’在盐碱胁迫下的响应机制。结果表明，胁迫下关键代谢物如L-半胱氨酸等被显著调控，基因如PSY、ABA8’-OH3等表达上调，而β-淀粉酶等基因表达下调，为耐盐碱植物育种提供新依据。

　　

摘要

盐碱土壤对植物生长极为有害。Ulmus pumila cv.‘jinye’ i是一种耐盐碱的植物物种，具有改良盐碱土地的潜力。本研究利用转录组学和代谢组学方法分析了Ulmus pumila cv.‘jinye’在盐碱胁迫下的响应机制。在胁迫条件下，Ulmus pumila cv.‘jinye’的叶片颜色明显变黄。同时，随着盐碱浓度的增加，差异表达基因（DEGs）的数量显著增加。这些差异表达基因主要涉及果糖和甘露糖代谢、淀粉和蔗糖代谢、类胡萝卜素生物合成、黄酮类化合物生物合成、植物激素信号传导以及光合作用相关途径。在胁迫作用下，包括alpha-trehalose-phosphate synthase、sucrose-phosphate synthase、GPDH和PK在内的差异表达基因的表达水平显著上调。然而，beta-淀粉酶和alpha-淀粉酶基因的表达水平显著下调。值得注意的是，在盐碱胁迫下，编码PSY、abscisic acid 8′-hydroxylase 3和LECY的基因表达迅速上调。相反，在高浓度盐碱胁迫下，beta-carotene hydroxylase 2、chalcone-flavonone isomerase 3、chalcone synthase、flavanone-3-hydroxylase以及LUTEIN DEFICIENT 5的表达受到抑制。这些候选基因通过RT-PCR得到了验证。代谢组学分析鉴定出几种关键的应激响应代谢物，包括L-半胱氨酸、N-乙酰-L-色氨酸、1-单烯醇酸、二羟基丙酮磷酸和turanose。本研究的结果为Ulmus pumila cv.‘jinye’的高品质育种及其在盐碱土地改良中的合理应用提供了新的见解。