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桃树全株休眠动态:碳水化合物储备与激素及脂肪酸的互作机制
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月05日 来源:Plant Physiology and Biochemistry 6.1
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为解析多年生植物休眠期碳源分配机制,美国研究团队以桃树为模型,首次从全株视角揭示根系作为淀粉主要储库的动态特征,发现可溶性糖的跨组织转运与休眠释放密切相关,并通过转录组分析阐明脂肪酸代谢与激素信号通路的协同调控,为应对气候变化导致的物候紊乱提供新见解。
冬季休眠是多年生植物抵御严寒的核心生存策略,其精准调控直接影响春季萌芽与果实产量。随着全球气候变暖导致冬季温度波动加剧,桃树等温带果树频繁面临休眠不足引发的花期冻害风险。传统研究多聚焦于芽器官的局部调控,却忽视了根系等"隐藏器官"可能发挥的系统性作用。美国弗吉尼亚理工大学团队在《Plant Physiology and Biochemistry》发表的研究,首次通过全株尺度解析桃树休眠期碳源分配网络,揭示根系作为"中央调度站"协调能量供给的新机制。
研究采用四年生盆栽桃树(品种'John Boy'),基于冷量积累单位(CU)和生长度时(GDH)划分休眠阶段,结合生化检测与RNA-Seq技术,系统分析根、茎、枝及花芽的碳水化合物动态。
Roots as Primary Starch Reservoirs During Dormancy
研究发现根系淀粉储量显著高于其他组织(P≤0.001),且在整个内休眠期保持稳定。有趣的是,根系可溶性糖积累与局部淀粉水解无直接关联,暗示其来源于地上部(茎、枝)淀粉的远程供给。这种"地上分解-地下储存"的模式,颠覆了传统认为休眠期碳源仅局部利用的认知。
Transcriptomic Crosstalk in Roots
转录组分析揭示:淀粉相关基因富集于脂肪酸代谢通路(如β-氧化),而可溶性糖相关基因则与脱落酸(ABA)、赤霉素(GA)信号通路耦合。这提示脂质重塑可能通过膜流动性调节促进淀粉稳定,而激素-糖互作构成休眠解除的"分子开关"。
Discussion
研究构建了"双引擎驱动"模型:地上部淀粉分解提供可溶性糖,经韧皮部转运至根系储存;当生态休眠启动时,糖分重新分配至芽体,其吸收能力在萌芽前显著增强。这种时空精准的碳源调度,既维持休眠期基础代谢,又保障萌芽期能量爆发需求。
该研究首次证实根系是休眠调控的"中央处理器",其通过整合碳水化合物代谢、激素信号和脂质重塑三大网络,协调全株休眠进程。这一发现为开发抗气候紊乱的果树栽培技术(如根系靶向施肥)提供理论依据,也为其他多年生作物的休眠研究树立系统分析范式。
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