高加索三叶草对不同降温模式的抗寒生理响应

为探究高加索三叶草(Trifolium ambiguum)对不同降温模式的生理响应,本研究通过非冷驯化降温(Non‐cold Acclimation,NA)和冷驯化降温(Cold‐Acclimation,CA)对高加索三叶草进行-6℃胁迫处理,观察叶片抗冻形态表现并测定6项生理指标,利用主成分分析筛选评价高加索三叶草在不同降温模式下的抗寒性的生理指标。结果表明:NA组和CA组的叶片在-6℃处理2 h后均能保持正常形态,且绝大部分叶片在24 h内能恢复正常;恢复7 d后,所有参试植株均重新长出新的叶片;随着冷冻胁迫时间的延长,CA组的丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、可溶性蛋白含量和可溶性糖含量均显著高于NA组;过氧化物酶(POD)活性、MDA含量和可溶性糖含量可作为NA组的抗寒指标,可溶性蛋白含量、SOD活性和叶绿素含量可作为CA组的抗寒指标。综上所述,高加索三叶草对于不同降温模式能启动相应的耐寒生理响应,具有较强的抗寒能力,具备在高寒草地引种栽培的潜力。

高加索三叶草响应不同降温模式低温胁迫的代谢组学分析

为探究高加索三叶草(Trifolium ambiguum Bieb.)对不同降温模式低温胁迫的代谢响应机制,本试验对其分别进行缓慢降温(Gradual cooling,GC)和骤然降温(Sudden cooling,SC)处理,利用广泛靶向代谢组学技术检测叶片代谢物,并比较2个处理组与常温对照组(CK)间的代谢物差异。结果表明:在高加索三叶草叶片中共检测出894种代谢物;与CK相比,在GC和SC处理组中分别筛选出124个和139个差异代谢物(Differential metabolites,DMs);2处理组的DMs均主要富集在氨基酸代谢和次生代谢产物的生物合成;紫铆因含量仅在GC组中显著增加(P<0.05),酪氨酸和新橙皮苷含量仅在SC组中显著增加(P<0.05);γ-氨基丁酸、亮氨酸、组氨酸、赖氨酸、柠檬酸、矢车菊素和木犀草素含量在2处理组均显著增加(P<0.05)。这些代谢物含量的增加可能是高加索三叶草适应低温胁迫的主要机制。

不同降温模式下高加索三叶草的转录组比较分析

为探讨高加索三叶草(Trifolium ambiguum Bieb.)对不同降温模式低温胁迫的响应机制,本试验以缓慢降温(Gradual cooling,GC)和骤然降温(Sudden cooling,SC)处理对其进行了胁迫处理。通过转录组测序,比较了2个低温处理组与常温对照组(CK)间的转录组差异,并筛选了抗寒相关的基因和转录因子。结果表明:与CK相比,GC组和SC组中分别有8020个和6289个差异表达基因(DEGs);GC组的DEGs主要在光合作用、光合作用天线蛋白、淀粉和蔗糖代谢等通路显著富集,SC组的DEGs主要在淀粉和蔗糖代谢、倍半萜和三萜生物合成、类黄酮生物合成等通路显著富集。此外,2处理组共有的DEGs仅在淀粉和蔗糖代谢通路显著富集;一些涉及淀粉和蔗糖代谢与植物激素信号转导通路的基因在2种降温模式下均上调表达,可作为潜在的抗寒基因,如BAM3,BFRUCT1,SUS,GH3.1,SAPK2等。进一步分析发现响应低温胁迫的转录因子主要分布在AP2/ERF,ZFP,MYB等家族。