外源独脚金内酯对陆地棉幼苗低温胁迫的缓解作用

独脚金内酯(SLs)是类胡萝卜素衍生的新型植物激素,影响植物的生长发育,但目前独脚金内酯是否能提高棉花的耐寒性尚不清楚。本研究揭示了独脚金内酯缓解棉花低温胁迫的机制,低温胁迫(4℃)显著抑制了棉花幼苗的生长,外源SLs处理可显著缓解低温胁迫对棉花幼苗生长的影响。独脚金内酯人工合成类似物(rac-GR24)处理显著缓解低温胁迫引起的氧化应激损伤,从而保护细胞结构和功能,提高超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase,POD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)的活性,增加可溶性糖含量和可溶性蛋白含量,提高叶绿素含量,显著缓解光合效率的下降,有效缓解叶绿素荧光参数和光合气体交换参数的变化。为了进一步阐明SLs缓解低温胁迫的机制,在低温处理0和6 h时进行转录组分析,结果发现常温下(0 h)差异表达基因(DEGs)主要参与类黄酮代谢和谷胱甘肽代谢,大部分基因上调表达,而低温处理6 h时主要富集到光合作用和磷酸戊糖代谢和其他糖的代谢,这与生理生化实验结果一致。综上所述,外源独脚金内酯处理在低温胁迫下可能通过抗氧化活性、光合效率和糖代谢提高来缓解陆地棉幼苗的低温胁迫。这些结果为陆地棉耐低温品种育种提供了理论依据。