转录组 - 蛋白质组学分析：揭秘 StCOMT1 调控马铃薯抗旱耐碱及复合胁迫的分子机制

干旱和盐碱严重阻碍马铃薯生长，影响全球产量，其复合胁迫调控机制不明。研究人员通过转录组和 TMT 蛋白质组学测序，研究‘Atlantic’马铃薯响应情况。发现相关差异表达基因（DEGs）、蛋白质（DEPs），且过表达 StCOMT1 增强马铃薯抗旱耐碱能力，为研究其抗性机制提供理论依据。

　　干旱（Drought）和盐碱（Salinity）严重阻碍了马铃薯（Solanum tuberosum L.）的生长发育，显著降低了全球马铃薯产量。然而，调控干旱和碱复合胁迫过程的分子机制尚未完全明晰。本研究通过转录组（Transcriptome）和串联质谱标签（TMT，Tandem Mass Tag）蛋白质组学测序，比较了马铃薯在干旱（聚乙二醇 - 6000，PEG - 6000）、碱（碳酸氢钠，NaHCO₃）以及复合（PEG - 6000 + NaHCO₃）胁迫下的 mRNA 和蛋白质表达谱，初步探究了‘Atlantic’马铃薯对干旱和碱单一及复合胁迫的共同或特异性响应。研究发现，在干旱、碱和复合胁迫下，共鉴定出 2215 个差异表达基因（DEGs，Differentially Expressed Genes）和 450 个差异表达蛋白质（DEPs，Differentially Expressed Proteins）。在干旱、碱和复合胁迫下，分别鉴定出 234、185 和 246 个 DEGs/DEPs。这些鉴定出的 DEGs、DEPs 和 DEGs/DEPs 揭示了几种信号和代谢通路在介导马铃薯干旱和碱胁迫耐受性方面的潜在作用，包括植物激素信号通路、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK，Mitogen - Activated Protein Kinase）信号通路、苯丙烷生物合成通路和谷胱甘肽代谢通路。咖啡酸 - O - 甲基转移酶（COMT，Caffeic acid - O - methyltransferase）是苯丙烷生物合成途径中的一种关键甲基化酶，参与木质素合成，在保护植物免受非生物胁迫方面发挥重要作用。在本研究中，研究人员探究了过表达 StCOMT1（PT0001512/M0ZIL7）的转基因马铃薯在胁迫后生长、抗氧化防御、渗透调节和木质素积累等生理特性的变化。结果证明该基因具有帮助马铃薯适应干旱和碱胁迫的功能，为进一步研究该基因在马铃薯抗旱耐碱方面的抗性机制提供了理论基础。