转录组与代谢组整合分析揭示檀香（Santalum album L.）在热胁迫下的适应机制

《Trees》：Integrated analysis of transcriptomic and metabolomic reveals the adaptation mechanism in sandalwood (Santalum album L.) under heat stress

摘要

全球变暖加剧了高温胁迫，威胁着檀香的生长和心材形成。为阐明热胁迫响应的分子基础，我们对热胁迫下的檀香幼苗进行了转录组和代谢组学分析。结果表明：(1) 转录组分析在 TR0 与 TR1 以及 TR1 与 TR2 之间分别鉴定出 2,501 个和 866 个差异表达基因（DEGs）（TD 代表代谢组样本，TR 代表转录组样本；后缀数字对应采样时间点：0 = 胁迫前第 0 天，1 = 胁迫第 1 天，2 = 胁迫第 3 天），主要涉及植物激素信号转导、内质网蛋白加工、热激蛋白调节以及活性氧（ROS）清除等途径；(2) 在正离子模式和负离子模式（PI 和 NI）下分别检测到 26,244 个和 20,451 个代谢离子特征。差异表达代谢物（DEMs）的数量随胁迫时间延长而增加，苯丙烷途径的关键代谢物如 4-羟基肉桂酸发生显著变化。(3) 整合分析表明，苯丙烷生物合成途径是核心响应途径，关键酶基因（PAL、C4H、4CL）高表达。黄酮分支中 CHS 基因（SA08G01315）的表达水平被显著诱导，可能参与热胁迫下的抗氧化防御。在木质素分支中，HCT 转录水平升高而 COMT 急剧下降——这种转变可能与第 3 天的萎蔫表型有关。如 CAD 等关键酶基因也高表达，表明木质素单体生物合成潜力增强。包括 ERF 和 MYB 在内的转录因子（TFs）参与了该途径的调控。本研究鉴定了与檀香热胁迫响应相关的候选关键途径和基因，为后续的品种改良、驯化以及植物热适应机制研究提供了科学依据。