树体休眠期前苹果花芽对低温早期响应的转录组分析

中文标题:树体休眠期前苹果花芽对低温早期响应的转录组分析

文章作者:田玉珍 党兆霞  吕前前  

发表单位:甘肃农业大学园艺学院

中文核心期刊 果树学报

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研究背景:

植物在冷胁迫过程中,发生了一系列生理生化和基因的变化,主要涉及膜流动性改变、代谢酶活性降低、 ROS 积累以及胁迫响应蛋白、脯氨酸和多胺等渗透调节物质大量积累,它们激活冷胁迫相关基因,促进细胞膜系统的重建和膜内外物质平衡,以适应低温环境在本研究中,苹果花芽响应低温后,可能参与 Ca2+信号通路和激素信号通路。低温在植物体内的反应机理,普遍认同的理论是低温胁迫引起细胞膜黏性增加,激活膜上的Ca2+通道,使 Ca2+大量产生,激活了植物对冷胁迫的响应,因此 Ca2+在很多植物冷胁迫中尤为重要Plieth研究表明, Ca2+是冷胁迫诱导的重要信号之一, CNGCs 有助于拟南芥细胞质中 Ca2+快速增加。 CNGCs 是一种位于动植物细胞中的非选择性阳离子通道。植物中的 CNGCs 主要参与植物的离子运输、花粉管延伸、病原体防御应答以及逆境胁迫等重要的生理功能。 CNGCs通道被激活, Ca2+浓度升高,激活 CaM, CaM 与 CNGCs 结合,有效的调控了 Ca2+信号CaM/CML 是 Ca2+主要的感受器,钙调蛋白在冷信号通路中起着重要作用

综上所述,在响应低温信号后, Ca2+CaM/CML 代谢途径可能参与草本植物拟南芥和具有休眠期苹果树的响应。激素平衡和激素反应对植物免疫反应起着至关重要的作用,通过外界刺激或逆境胁迫通常导致植物激素不平衡。本研究发现,植物激素信号转导是另一个富集的代谢通路,其中与植物激素信号 ABA、 BR 和 GA 代谢通路有关。在 GA 信号通路中, DELLA 蛋白起着泛素介导的蛋白水解作用,在外界刺激下, GA 与 GID1 结合提高了 GID1 与 DELLA 相互作用,加速降解 DELLA的泛素化通路,激活下游某些转录因子的表达以应对冷胁迫ABA 对植物生长发育如休眠、气孔关闭和逆境胁迫等都有显著的调控作用。当 ABA 存在时,受体 PYR/PYL 与 PP2C 互作, PP2C激活下游转录因子。植物中 PP2C 在许多信号转导途径中作为负调控因子, 如由环境胁迫的冷害、干旱、损伤等通路中起作用BR是一种重要的天然植物激素,可促进植物生长,提高其抗逆性BR 不敏感相关受体激酶(BAK1)和油菜素内酯受体(BRI1)是 BR 信号通路的共受体,共同调控植物的生长发育Nam 等利用酵母双杂交实验也证明了 BAK1 与 BRI1 互作参与调控植物的发育信号。

 

研究依据

植物激素信号转导通路及其 DEGs 的表达模式分析流程

植物激素信号转导图谱

 

结论:

本研究基于转录组测序分析了苹果休眠期花芽响应低温胁迫的早期反应机制,发现主要涉及Ca2+信号通路响应苹果花芽冷响应过程的调控及植物激素信号转导通路中激活了 ABA、 BR、GA 激素的表达反应。因此,在响应苹果花芽低温胁迫时,多重表达通路起到了调控作用。综上所述,苹果休眠期花芽在冷响应的早期反应过程中可能激活了 Ca2+信号通路和 ABA、 BR、 GA 激素通路。

树体休眠期前苹果花芽对低温早期响应的转录组分析
本研究基于转录组测序分析了苹果休眠期花芽响应低温胁迫的早期反应机制,发现主要涉及Ca2+信号通路响应苹果花芽冷响应过程的调控及“植物激素信号转导”通路中激活了 ABA、 BR、GA 激素的表达反应。因此,在响应苹果花芽低温胁迫时,多重表达通路起到了调控作用。综上所述,苹果休眠期花芽在冷响应的早期反应过程中可能激活了 Ca2+信号通路和 ABA、 BR、 GA 激素通路。
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