H2S依赖性的海藻糖诱导的番茄盐耐受性与苯丙素类化合物和氰氨基酸代谢途径有关

《Plant Cell Reports》：H2S-dependent trehalose-induced salt tolerance in tomato involves phenylpropanoid and cyanoamino acid pathways

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摘要

土壤盐分限制了番茄的生长。海藻糖（Trehalose, Tre）和硫化氢（H?S）单独使用都能提高盐耐受性，但它们的联合效果尚不清楚。在本研究中，我们探讨了番茄幼苗在外源海藻糖和硫化氢供体硫氢化钠（NaHS）单独或联合施用下的生理反应和转录组变化，这些处理是在盐胁迫条件下进行的。结果表明，海藻糖和硫氢化钠均显著缓解了盐诱导的生长抑制，其中联合处理的效果最为明显。通过使用海藻糖抑制剂validamycin A（VA）和硫化氢清除剂hypotaurine（HT）进行的药理学实验发现，海藻糖的保护作用在很大程度上依赖于硫化氢，而硫氢化钠的效果则不依赖于海藻糖。RNA-seq分析表明，海藻糖通过硫化氢在转录水平上调控番茄的盐胁迫响应，苯丙氨酸生物合成是核心代谢靶点，氰基氨基酸代谢途径也被认为可能是其中的潜在作用靶点。与NaCl+海藻糖处理相比，添加硫氢化钠显著逆转了保护性代谢物的积累，这些代谢物包括苯甲酰醇、松脂醇（属于苯丙烷类途径）以及苦杏仁苷和普鲁ナシン（属于氰基氨基酸代谢途径）。与代谢物谱一致，NaCl+海藻糖处理显著增强了苯丙烷类生物合成途径（4CL、CCoAOMT、POD）和氰基氨基酸代谢途径（MDL、bglX）中相关酶的活性，以及相应基因（4CL1、CCoAOMT、POD9、POD43、MDL3和bglX1）的转录水平。相比之下，NaCl+海藻糖+硫氢化钠处理显著抑制了海藻糖引起的这些酶活性和基因表达的增加，从而在分子水平上证实了硫化氢在海藻糖缓解盐胁迫过程中的关键中介作用。本研究表明，外源海藻糖可以提高番茄幼苗的盐耐受性，而抑制硫化氢会减弱这一效应。转录组学、代谢组学和酶活性数据表明，硫化氢参与了海藻糖诱导的苯丙烷类生物合成和氰基氨基酸代谢的调控。然而，根据当前的数据集，我们的结果主要支持硫化氢在海藻糖作用中的必要性，而非证明硫化氢单独使用就能完全再现海藻糖的作用。需要进一步的转录组和功能分析来明确海藻糖和硫化氢之间的精确层次关系。

土壤盐分限制了番茄的生长。海藻糖（Trehalose, Tre）和硫化氢（H?S）单独使用都能提高盐耐受性，但它们的联合效果尚不清楚。在本研究中，我们探讨了番茄幼苗在外源海藻糖和硫化氢供体硫氢化钠（NaHS）单独或联合施用下的生理反应和转录组变化，这些处理是在盐胁迫条件下进行的。结果表明，海藻糖和硫氢化钠均显著缓解了盐诱导的生长抑制，其中联合处理的效果最为明显。通过使用海藻糖抑制剂validamycin A（VA）和硫化氢清除剂hypotaurine（HT）进行的药理学实验发现，海藻糖的保护作用在很大程度上依赖于硫化氢，而硫氢化钠的效果则不依赖于海藻糖。RNA-seq分析表明，海藻糖通过硫化氢在转录水平上调控番茄的盐胁迫响应，苯丙氨酸生物合成是核心代谢靶点，氰基氨基酸代谢途径也被认为可能是其中的潜在作用靶点。与NaCl+海藻糖处理相比，添加硫氢化钠显著逆转了保护性代谢物的积累，这些代谢物包括苯甲酰醇、松脂醇（属于苯丙烷类途径）以及苦杏仁苷和普鲁娜シン（属于氰基氨基酸代谢途径）。与代谢物谱一致，NaCl+海藻糖处理显著增强了苯丙烷类生物合成途径（4CL、CCoAOMT、POD）和氰基氨基酸代谢途径（MDL、bglX）中相关酶的活性，以及相应基因（4CL1、CCoAOMT、POD9、POD43、MDL3和bglX1）的转录水平。相比之下，NaCl+海藻糖+硫氢化钠处理显著抑制了海藻糖引起的这些酶活性和基因表达的增加，从而在分子水平上证实了硫化氢在海藻糖缓解盐胁迫过程中的关键中介作用。本研究表明，外源海藻糖可以提高番茄幼苗的盐耐受性，而抑制硫化氢会减弱这一效应。转录组学、代谢组学和酶活性数据表明，硫化氢参与了海藻糖诱导的苯丙烷类生物合成和氰基氨基酸代谢的调控。然而，根据当前的数据集，我们的结果主要支持硫化氢在海藻糖作用中的必要性，而非证明硫化氢单独使用就能完全再现海藻糖的作用。需要进一步的转录组和功能分析来明确海藻糖和硫化氢之间的精确层次关系。

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