转录组学研究揭示赤霉素-3对火龙果（Hylocereus polyrhizus）芽休眠和代谢转变的调控机制

《Plant Cell Reports》：Transcriptomic insights into gibberellin-3-mediated regulation of bud dormancy and metabolic transition in pitaya (Hylocereus polyrhizus)

该研究阐明GA3通过调控氮碳代谢和基因表达抑制火龙果芽休眠，外源GA3使C:N比值降低，淀粉/蔗糖减少，抑制开花相关TFs表达，上调氮同化基因和休眠相关TFs，转录组分析揭示代谢与基因调控关联，为栽培周期调控提供机制。

　　

摘要

关键信息

外源赤霉素（GA₃）会降低碳氮比（C:N ratio），消耗淀粉和蔗糖，并抑制开花；而未经处理的对照植物则保持正常的碳氮比、充足的碳水化合物以及较高的开花促进因子表达，从而支持开花过程。

摘要

本研究阐明了赤霉素-3（GA₃）在氮（N）和碳（C）代谢中的作用及其与火龙果（Hylocereus polyrhizus）花芽休眠的关联。外源GA₃的应用完全抑制了花芽的发育，使花芽保持休眠状态，而未经处理的对照植物则进入了活跃的开花阶段。GA₃处理过的植物氮含量升高，但碳分配减少，同时蔗糖、葡萄糖、果糖、总糖分和淀粉的含量显著下降。转录组分析发现了许多差异表达基因（DEGs），这些基因与氮/碳代谢及淀粉/蔗糖代谢途径相关，并与观察到的氮、碳和糖水平变化趋势一致。在GA₃的作用下，关键的开花促进转录因子（如PHYB、CRY、VIN3-like、TCP）和开花整合因子（如FY、FLK、AGL、FTIP）的表达下调；而氮吸收相关基因及与休眠相关的转录因子（如CDF）和开花抑制因子（如SOC1）的表达上调。这些结果表明，GA₃通过协调抑制开花促进网络和增强营养代谢途径，扰乱了从氮向碳转化的代谢过程，这一过程对开花激活至关重要。我们的发现为GA₃介导的休眠机制提供了理论依据，并强调了其在同步火龙果栽培周期中的潜在应用价值。