解析肉桂抗寒机制：苯丙烷代谢通路的关键作用

为探究肉桂（Cinnamomum bodinieri）抗寒机制，研究人员利用 Illumina HiSeqTM 平台分析不同表型在低温胁迫下的转录组。发现多个差异表达基因（DEGs），苯丙烷等生物合成通路显著富集。这揭示了苯丙烷代谢通路在肉桂抗寒中的重要作用。

　　利用 Illumina HiSeqTM 平台，研究人员分析了一种抗寒型肉桂（Cinnamomum bodinieri）表型（CbLY）和三种低温敏感型表型（CbXY、CbMY 和 CbYY）在自然低温胁迫下的转录组。在 CbXY_vs_CbLY 比较中发现 3572 个差异表达基因（DEGs），CbMY_vs_CbLY 比较中有 4257 个 DEGs，CbYY_vs_CbLY 比较中有 3043 个 DEGs。
基因本体（GO）分析显示，这三组比较中，参与防御相关生化过程、与膜完整性相关的细胞成分的基因均显著富集。在分子功能类别中，与 ADP 结合、蛋白激酶活性、ATP 结合和 UDP - 糖基转移酶活性相关的基因显著富集。京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路分析表明，三组比较中的 DEGs 均在苯丙烷、类黄酮和花青素生物合成通路中富集。通过系统发育树分析，鉴定出的 UDP - 糖基转移酶分为七个分支，其中五个分支参与苯丙烷生物合成过程、类黄酮生物合成通路和花青素生物合成通路。
与 CbXY、CbMY 和 CbYY 相比，CbLY 中有 42 个基因，包括苯丙氨酸解氨酶（PAL）、咖啡酸 - O - 甲基转移酶（COMT）、4 - 香豆酸辅酶 A 连接酶（4CL）、阿魏酸 5 - 羟化酶（F5H）、对香豆酰莽草酸 / 奎宁酸羟基肉桂酰转移酶（HCT）、肉桂酸 4 - 羟化酶（C4H）、对香豆酸 3 - 羟化酶（C3H）、查尔酮合酶（CHS）、黄酮醇合酶（FLS）、黄烷酮 3 - 羟化酶（F3H）、类黄酮 3'^'- 羟化酶（F3'H）、无色花青素还原酶（LAR）、咖啡酰辅酶 A-O - 甲基转移酶（CCoAOMT）、肉桂酰辅酶 A 还原酶（CCR）、肉桂醇脱氢酶（CAD）和过氧化物酶（POD）显著上调。随机选择 6 个与苯丙烷生物合成相关的基因进行实时荧光定量 PCR。qRT - PCR 结果与转录组测序结果一致。
结论：冬季低温会破坏肉桂叶片内膜结构的完整性。苯丙烷生物合成通路在肉桂耐受低温胁迫中发挥重要作用。PAL、COMT、4CL、F5H、HCT、C4H、C3H、CHS、FLS、F3H、F3'H、LAR、CCoAOMT、CCR、CAD、POD和 UDP - 糖基转移酶是提高肉桂抗寒性的关键基因。