综合生理组学、转录组学与代谢组学解析三角梅耐寒性的关键基因与通路机制

本文通过整合生理学、转录组学与代谢组学方法，系统比较了耐寒型（Bougainvillea glabra ‘Brasiliensis’）与冷敏感型（B. spectabilis ‘Auratus’）三角梅在低温胁迫下的响应机制。研究发现耐寒品种通过增强抗氧化酶（SOD、CAT）活性、渗透调节物质积累以及激素信号调控，有效缓解了氧化损伤（H2O2、MDA），并鉴定出10个核心枢纽基因（如Bou_113215、Bou_98583、Bou_44133），为耐寒品种选育提供理论依据与基因资源。

　　

Highlight

通过整合转录组与代谢组分析，凸显了碳水化合物代谢在增强耐寒性中的关键作用。Brasiliensis通过提升碳水化合物代谢、抗氧化酶活性、渗透调节物质积累及激素水平调控，成功应对低温胁迫。

Differential physiological responses of BGB and BSA to chilling stress

低温胁迫是植物生长与生产力的主要挑战（Gao等，2024）。植物不仅需应对生理紊乱，还需适应寒冷环境引发的外部挑战。本研究中，三角梅幼苗对低温表现出显著差异的生理响应：冷敏感品种BSA出现严重叶片脱水与萎蔫，而耐寒品种BGB形态保持稳定。低温显著抑制了两品种的生长，表现为叶长、叶宽、叶面积、鲜重与干重下降，但BSA的H₂O₂与丙二醛（MDA）积累更高，叶绿体损伤更严重。相反，BGB表现出更高的渗透调节物质积累与抗氧化酶活性，叶绿素与光系统II（PSII）效率受损较轻。

转录组分析揭示了碳水化合物与氨基酸代谢以及激素信号在三角梅低温响应中的关键作用。加权基因共表达网络分析（WGCNA）鉴定出10个与耐寒性相关的核心枢纽基因，包括Bou_113215（木聚糖合成相关基因）、Bou_98583（脯氨酸转运蛋白基因）和Bou_44133（NAC8基因），这些基因在低温胁迫下对维持细胞壁完整性、渗透平衡与转录调控至关重要。

Conclusion

综合转录组与代谢组分析突显了碳水化合物代谢在增强耐寒性中的核心作用。Brasiliensis通过提升碳水化合物代谢、抗氧化酶活性、渗透调节物质积累及调控激素水平，成功响应低温胁迫。这些结果为解析三角梅耐寒分子机制提供了宝贵见解，并为耐寒品种选育提供了候选基因与通路。