脂质组学与转录组学整合分析揭示Prunus属砧木叶片响应水分亏缺的脂代谢调控新机制

本研究针对Prunus属砧木响应干旱的脂代谢机制不明问题，通过整合生理学、脂质组学和转录组学分析，对比耐旱型（R40）与敏感型（R20）砧木在水分充足（WW）和亏缺（WD）条件下的响应差异。研究发现R40通过积累神经酰胺、不饱和脂肪酸（UFAs）和三酰甘油（TGs），维持更高气孔导度（gs）和光合速率（An），而R20则呈现脂质降解特征。该研究为砧木抗旱育种提供了关键分子靶点，发表于《Environmental and Experimental Botany》。

　　

背景与科学问题
全球气候变化加剧了干旱对农业的威胁，其中蔷薇科果树Prunus属（如桃、杏）的经济价值与抗旱性矛盾突出。砧木作为嫁接体系的基础，其抗旱机制尤其是脂代谢的调控网络尚未阐明。脂质不仅是细胞膜的结构成分，更是干旱信号传导的核心介质——从膜磷脂重构到三酰甘油（TGs）的能量储备，但Prunus属中这些过程如何影响砧木抗旱性仍属空白。

研究设计与方法
智利CEAF研究中心团队选取耐旱型ROOTPAC?40（R40）和敏感型ROOTPAC?20（R20）砧木，设置水分充足（WW）与亏缺（WD）处理。通过生理表型（气体交换参数、水势）、UHPLC-ESI-QTOF-MS/MS脂质组学（检测476种脂质）和RNA-seq转录组学（以Prunus persica v2.1为参考基因组）三层次分析，揭示叶片与根系的响应差异。统计采用PCA/PLS-DA多元分析和双因素ANOVA。

研究结果

1. 砧木对水分亏缺的生理响应差异
R40在WD下保持更高gs（72%降幅vs R20的92%）和An（67% vs 90%降幅），且Ci（胞间CO₂
浓度）显著降低，表明其光合机构受损更轻。R20的WUEi（水分利用效率）上升而R40稳定，暗示耐旱型砧木通过脂代谢优化碳同化效率。

2. 脂质组全局特征与组织特异性
叶片脂质差异显著（占总差异64.2%），其中磷脂酰胆碱（PCs，13.24%）、神经酰胺（12.61%）和TGs（11.13%）为主导。耐旱型R40在WD下叶片积累86种脂质（含神经酰胺和TGs），而R20的羟基脂肪酸（FAHFAs）等19种脂质减少，呈现降解倾向。

3. 转录组与脂代谢通路重构
R40在WD中上调脂肪酸合成基因（ACC2/4、KCS1-6）和TG组装酶（GPAT3/6/8），同时下调脂肪酶（TAGL1/2）；R20则激活β-氧化通路（ACX、ECH1/2）。关键发现是R40通过FAD1/5/6维持高不饱和脂肪酸（18:2/18:3）含量，而R20的SAD6（硬脂酰-ACP脱饱和酶）表达受抑，导致膜流动性降低。

结论与意义
该研究首次在Prunus砧木中建立“脂代谢-生理响应”的关联模型：耐旱型R40通过（1）神经酰胺增强膜稳定性，（2）TGs储备能量与毒性脂质，（3）FADs维持膜不饱和度，实现“稳态型”适应；而敏感型R20则陷入“降解型”代谢紊乱。这一发现为分子设计抗旱砧木提供了三大靶点：TG合成途径（DGAT1/PDAT1）、脂肪酸去饱和酶（FADs）和神经酰胺合成通路，对应对气候变化的果树育种具有战略价值。