缺硼胁迫下草莓生理代谢与分子调控机制的多组学整合分析

本研究通过整合生理学、转录组学与代谢组学方法，系统揭示了草莓响应缺硼胁迫（BD）的分子机制。研究发现BD胁迫通过诱导氧化损伤、破坏光合效率（如下调硝酸转运基因NRT2家族）、扰乱激素稳态（如AUX1, ARRs, PP2C通路），并重构苯丙烷代谢流（如下调HIDH/DFR/ANS/ANR导致异黄酮减少，上调CHI增加 flavonols积累），为培育硼高效草莓品种提供了关键靶点与生物标志物。

　　

Highlight

Plant materials and growth conditions

本研究以野生草莓（Fragaria vesca）品种‘yellow wonder’幼苗为材料。种子经50%（v/v）次氯酸钠消毒5分钟后，用无菌去离子水冲洗5-6次。14日龄幼苗转入1/8霍格兰营养液中培养14天。培养条件设置为：温度24°C，光周期16小时光照/8小时黑暗。随后...

BD stress repressed strawberry plant growth

首先，我们探究了BD胁迫对草莓生长的抑制效应（图1）。与对照相比，BD胁迫下叶片和根系的鲜重（FW）分别下降29.39%和20.14%，干重（DW）分别下降35.04%和24.31%（图1C, D）。胁迫2天后，叶片和根系的可溶性糖含量分别降低19.46%和11.92%（图1E, F）。与对照相比...

Discussion

尽管硼是植物必需的微量元素，但多数植物对硼的需求量较低。早期研究表明，硼的生化特性使植物在初始BD胁迫条件下难以呈现显著表型响应（Li et al. 2023）。本研究通过整合生理、转录组及代谢组分析，比较了草莓响应BD胁迫的机制。结果鉴定出...

Conclusion

总之，我们的多组学分析表明：BD胁迫通过诱导氧化损伤、破坏光合作用、扰乱激素稳态抑制草莓生长。在分子层面，BD胁迫重构苯丙烷代谢通路，显著下调HIDH、DFR、ANS和ANR等基因，导致异黄酮（如金雀异黄苷）和黄烷醇（如表没食子儿茶素）积累减少。同时，CHI的上调与芦丁和槲皮素3-桑布双苷等黄酮醇的积累，表明抗氧化系统的适应性增强以缓解氧化应激。此外，BD胁迫广泛干扰植物激素生物合成与信号通路（如AUX1、ARRs、PP2C、ERF1/2）及初级代谢（如氨基酸生物合成基因ilvD、ilvE、aroD）。这些发现为草莓适应BD胁迫的代谢与基因调控策略提供了全新视角，为培育硼高效品种提供了潜在生物标志物与育种靶点。