Ph1位点的缺失通过改变小麦中的葡萄糖胺代谢途径，增强了其耐低温性

《Plant Physiology and Biochemistry》：Deletion of Ph1 locus enhances low temperature tolerance via glucosamine metabolism rewiring in wheat

　　

Bing Dai|Bin Wang|Peng Zhang|Fasih Ullah Haider|Xiangnan Li

摘要

已知Ph1基因座的缺失会干扰小麦的染色体配对，但其对环境胁迫适应（尤其是低温耐受性）的作用仍不明确。低温会通过诱导氧化损伤和破坏光合作用严重降低小麦的产量。然而，Ph1基因缺失与低温耐受性之间的机制联系仍不甚清楚。本研究旨在探讨Ph1基因缺失对小麦响应低温胁迫的生理、转录组和代谢方面的影响。利用从低温筛选得到的ph1b群体中获得的ph1b-8突变体以及对照品种Chinese Spring，将植株置于受控的低温条件下（0/4°C，黑暗/光照）。通过光合效率测定、膜完整性分析、RNA测序以及针对葡萄糖胺代谢和抗氧化途径的酶活性检测，来阐明分子层面的适应机制。转录组分析显示，在低温条件下，与葡萄糖胺代谢和光合作用相关的基因表达显著增加，尤其是葡萄糖胺代谢酶（谷氨酰胺：果糖-6-磷酸酰胺转移酶、葡萄糖胺-6-磷酸脱氨酶和N-乙酰葡萄糖胺激酶）以及上游碳水化合物处理酶（己糖激酶）的表达上调，表明UDP-GlcNAc生物合成的流量增加，葡萄糖的代谢速度加快。此外，转录组变化提示，增强的葡萄糖胺代谢途径可能与谷胱甘肽代谢协同作用，以减轻氧化损伤。总体而言，这些发现揭示了ph1b-8突变体中与低温耐受性相关的先前未被认识的代谢和转录重编程现象。这一选定的突变体为提高作物对胁迫条件的耐受性提供了新的遗传资源和机制见解。