中国热带农业科学院椰子研究所椰子研究团队在椰子抗寒机制研究方面取得新进展。在本研究中，我们旨在探索椰子幼苗在冷胁迫下的转录组学和代谢组学反应，并确定基因表达与相应代谢产物积累和耗竭之间的关系。此外，我们还旨在评估椰子幼苗的主要生长和生理指标，探讨椰子在低温胁迫下的转录组和代谢组变化，确定与抗寒性相关的信号通路和调控网络，并探讨椰子在冷胁迫下的反应机制。确定椰子低温反应的潜在分子机制将有助于开发未来的椰子耐寒品种。
图1椰子冷胁迫生理反应
椰子是热带和亚热带重要的水果和油料作物，受低温影响严重，限制了其分布和应用。因此，研究其低温反应机理是扩大其栽培范围的必要条件。我们使用生长形态和生理学分析来表征椰子对10、20和30天低温的反应，并结合转录组和代谢组分析。低温处理显著降低了椰子幼苗的株高和干重。土壤和植物分析仪发育（SPAD）、可溶性糖（SS）、可溶性蛋白（SP）、脯氨酸（Pro）和丙二醛（MDA）含量显著增加，超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性以及内源激素脱落酸（ABA）、生长素（IAA）、玉米素（ZR）和赤霉素（GA）含量也显著增加。在低温条件下检测到大量差异表达基因（DEGs）（9968）。大多数DEG参与丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路植物、植物激素信号转导、植物-病原体相互作用、氨基酸生物合成、氨基糖和核苷酸糖代谢、碳代谢、淀粉和蔗糖代谢、嘌呤代谢和苯丙素生物合成途径。转录因子（TF），包括WRKY、AP2/ERF、HSF、bZIP、MYB和bHLH家族，在冷胁迫下被诱导显著差异表达。此外，大多数与主要抗寒途径相关的基因，如ICE-CBF-COR、MAPK信号传导和内源性激素及其信号传导途径，都显著上调。在低温条件下，共富集了205种差异积累代谢产物；206个DAM处于正离子模式，97个处于负离子模式，主要包括苯丙烷类和聚酮类、脂质和类脂分子、苯类、有机杂环化合物、有机氧化合物、有机酸和衍生物、核苷、核苷酸和类似物。综合代谢组和转录组分析表明，在冷胁迫下，相关基因和代谢产物主要富集在氨基酸、类黄酮、碳水化合物、脂质和核苷酸代谢途径中。总之，这项研究的结果为椰子对冷胁迫的反应提供了重要的见解，这将揭示潜在的分子机制，并有助于椰子的筛选和育种。
图2椰子冷胁迫主要通路基因表达
该研究成果以“Integrated Transcriptomic and Metabolomics Analyses Reveal Molecular Responses to Cold Stress in Coconut (Cocos nucifera L.) Seedlings”为题发表于《International Journal of Molecular Sciences》（JCR 1区，中科院二区，IF=5.6）。中国热科院椰子研究所卢丽兰副研究员、杨伟波为论文第一作者，杨耀东研究员为通讯作者，该研究获海南省自然科学基金创新团队和高层次人才项目资助。
https://www.mdpi.com/1422-0067/24/19/14563；https://doi.org/10.3390/ijms241914563
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