低温胁迫下肯塔基蓝草耐寒性生理及转录组响应机制研究

《BMC Plant Biology》：Integrative physiological and transcriptomic analysis identifies candidate genes and co-expression networks associated with cold tolerance in Kentucky Bluegrass (Poa pratensis L.)

摘要

低温胁迫会限制植物的生长、发育和地理分布。肯塔基蓝草（Poa pratensis L.）是一种冷季型草坪草，在冬季、早春和晚秋期间容易受到低温影响，这会损害草坪的建立和质量。为了研究肯塔基蓝草的耐寒生理和分子机理，研究人员在7°C条件下对20个品系进行了发芽阶段的测试，在0°C条件下对20个品系进行了幼苗阶段的测试，以25°C作为对照组。通过综合耐寒性评估，MD和XH分别被选为具有代表性的耐寒品系和敏感品系。与XH相比，MD在超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性方面表现更好，可溶性蛋白质和脯氨酸含量更高，H?O?、O?·?、丙二醛的水平较低，相对电导率也更低，并且在低温胁迫下光合作用表现更稳定。在0°C条件下对MD和XH进行0小时、24小时和48小时的转录组分析，发现了基因型依赖性的差异表达模式。差异表达基因及与特定性状相关的共表达模块中的基因主要集中在植物激素信号转导、丝裂原活化蛋白激酶信号通路、苯丙素生物合成、淀粉和蔗糖代谢以及植物-病原体相互作用途径中。这些结果表明MD是一种具有良好耐寒性的种质资源，并提供了与耐寒性相关的候选基因和共表达网络，为肯塔基蓝草的后续遗传改良提供了生理和分子基础。