表型的变化、生理和功能物质揭示chilling-tolerant机制两种齐墩果欧洲公司品种
Chenkai江1 __,
蒙牛胡
林陈
Erli妞妞
神龙朱
国新公司沈- 1养蚕和茶叶研究所、浙江农业科学院,杭州,浙江,中国
- 2作物与核技术利用研究所、浙江农业科学院,杭州,浙江,中国
橄榄遭受寒冷伤害当介绍到高纬度地区的原生温暖的气候。因此,本研究旨在提高橄榄的适应气候的冷的一部分。表型、生理性能、养分含量和基因表达的橄榄叶(从两个广泛种植的品种)检查后在正常和冷应激条件下栽培。结果表明,耐寒品种具有较强的光合作用效率和更高anti-oxidase活动之后冷处理对冷敏感的品种。改变氨基酸代谢的基因表达和代谢物,glycerolipid新陈代谢,二萜生物合成,oleuropein代谢途径中扮演了一个重要的角色在寒冷的橄榄的反应。此外,基因网络的建设泛素化和代谢物建议polyubiquitination最有助于稳定生理冷应激下的橄榄。总之,这项研究的结果可以发挥重要作用,帮助我们理解橄榄和屏幕耐寒品种的抗寒能力优秀的质量和产量。
介绍
橄榄(齐墩果欧洲公司l .)是世界四大木本油料之一。种植橄榄最早产生于小亚细亚,然后传播到地中海地区,希腊、意大利和西班牙等(王et al ., 2022)。石油从橄榄果实中提取,称为液体黄金,含有丰富的不饱和脂肪酸,提供许多健康益处(王et al ., 2022)。橄榄产业体系以及国际橄榄油市场不断扩大,尤其是在中国。橄榄油在中国种植大规模自1960年代以来由于其高品质和经济价值的石油(Hernandez-Garcia et al ., 2021)。橄榄生长的最适温度为20 - 30°C (王et al ., 2018)。橄榄树下无法生存−12°C (戈麦斯Del Campo深峡谷,2005)。中国位于东亚太平洋西岸,季风气候,夏季炎热,冬季寒冷。冷却和霜的压力在冬季和春季在中国限制橄榄增长并威胁其正常的生理功能。令人惊讶的是,橄榄树种植在寒冷气候产生意想不到的好处,提高橄榄果实质量的措施,以减缓一样冷post-maturation过程(Chialva et al ., 2021)。因此,重要的是品种和驯养耐寒橄榄品种。
当培育耐寒性橄榄登记入册,重要的是要理解的宽容原则。几项研究已经报道的复杂机制在植物耐寒性,主要包括生理改变、基因调控、抗氧化酶(加工et al ., 2022)。HDG1的表达水平与耐寒性有关,和HDG1 LTR插入第一个内含子可能在冬天cold-inducible油菜籽(吴et al ., 2022)。植物引发一系列保护性反应受这些低温胁迫相关的基因。植物膜系统包含蛋白质,接收、转换和级联外部温度信号。植物调节细胞溶质浓度依赖渗透监管机构,如可溶性糖和蛋白质,维持正常的细胞形态。渗透压力是影响产能的主要因素的冬小麦品种在低温下生存保et al ., 2022)。激素信号向内生系统网络集成外部信息并激活压力反应途径,从而带来冷电阻(玛丽娜et al ., 2016)。抗氧化酶系统对超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸盐过氧化物酶(APX型)消除过剩的活性氧引起的冷应激(Baier et al ., 2019)。花椒适应冷应激通过改变信号转导、植物激素、转录因子、蛋白质修饰、功能蛋白质和其他生理指标(田et al ., 2021)。总之,它是可行的引入和适应植物通过选择耐寒基因型结合栽培实践基于耐寒性机制。
原住民地区独特的气候和环境差异对橄榄的介绍和中国是最大的挑战。只有28 165橄榄品种,介绍了从地中海能够令人满意地在中国生产水果(王et al ., 2019)。然而,一直缺乏全面研究表型,生理学、功能物质,和基因表达的橄榄树暴露于低温。因此,两个广泛培养石油品种,Arbequina Koroneiki,正常和冷应激条件下种植在目前的研究。代表耐寒性和营养相关的基因被确定和用于构建监管网络。这个过程机制的揭示抗寒性,可以提高耐寒性橄榄品种的培育和选择通过未来的主要营养成分。
材料和方法
植物材料
Arbequina和Koroneiki原产于西班牙和大规模种植在甘肃,云南,四川在中国。他们是优秀的橄榄品种,已成功培育20多年以来他们的介绍和区域试验后,根据系统的育种程序。Arbequina的身份证号码和Koroneiki“国家r - ets oe - 005 - 2018”和“国家r - ets oe - 004 - 2018”,分别。两个一岁的橄榄品种,Arbequina Koroneiki,通常种植在一个受控环境生长室与相对湿度60%,12000勒克斯的光强度,黑暗和16 h光和8 h在28°C。总共有24个健康种苗准备后续治疗。6每个品种的幼苗被用于每个治疗。
冷处理
橄榄植物生长活力进入相同的人工气候室。温度降至0°C 2°C的速度每小时和24小时保持在0°C。对照组种植在28°C。第二至第四叶顶芽以下采摘和flash在液态氮冷冻和储存在−80°C的转录组和代谢组分析。样本表型观察和生理生化分析收获恢复后24 h。从植物至少有三个收集样本。
生理检测
第二个橄榄植物的叶切成2毫米带在蒸馏水和动摇了30分钟。叶子的电导率测定,样品标记为CA和蒸馏水空白标记为blank1控制。在沸水浸30分钟后,第二导电性测量拍摄,样本标记为CB和蒸馏水标记为blank2。相对电解质渗漏=×100% (Rao et al ., 2021)。SOD和APX型活动进行评估使用酶联免疫试剂盒(上海酶联生物科技有限公司,中国)。猫活动评估使用酶联免疫试剂盒(上海Zhenke生物技术有限公司,有限公司,中国)。POD活性评估使用工具包(Jieshikang生物技术有限公司,中国)。脯氨酸的含量和MDA测定使用工具包(南京建成生物技术有限公司,中国)。H2O2内容是评估使用H2O2内容分析工具包(北京Boxbio科技有限公司有限公司,中国)。叶子的最大PSⅱ效率测量12 h黑暗治疗后使用Mini-Pam光合作用产量分析仪(WALZ,德国)。赤霉素(GA)内容绝对量化使用UPLC(水域,美国)。干叶子都碎成粉末。总共30毫升的开水加入0.1 g的权力和煮30分钟。一个整除的1毫升的上清液过滤后加入4毫升的蒽酮。可溶性糖测定光吸收值在620 nm,用蒸馏水作为一个空白的控制。匀浆从0.3 g的新鲜叶子在5毫升蒸馏水。考马斯亮蓝g - 250(5毫升)添加到0.1毫升的清洁液体过滤。可溶性蛋白质测定光吸收值在295 nm,用蒸馏水作为一个空白的控制。
RNA提取、图书馆准备和Illumina公司Hiseq测序
从树叶中提取总RNA是使用一个RNAprep植物工具包(Tiangen生物技术有限公司,中国)根据制造商的指示。然后,RNA质量决定使用NanoDrop分光光度计(美国热费希尔科学)。高质量的RNA样品(OD260/280, 1.9 - -2.1;OD260/230≥2.0)被用来构造一个测序图书馆。RNA-seq转录组图书馆准备使用一个Illumina公司TruSeqTM RNA样品制备设备(美国圣地亚哥,CA)。100 - 200 bp库是用来选择cDNA ultra-agarose目标片段2%,随后放大了PCR。后来,paired-end库测序使用Illumina公司NovaSeq 6000(上海Biozeron有限公司有限公司,中国)。
阅读质量控制和映射
原始paired-end读取使用Trimmomatic修剪和质量控制(http://www.usadellab.org/cms/uploads/supplementary/Trimmomatic)使用以下参数:SLIDINGWINDOW = 15和MINLEN = 75。然后,清洁读取分别对齐齐墩果欧洲公司简历。“Arbequina”参考基因组(https://ngdc.cncb.ac.cn/gwh/Assembly/10300/show)使用取向模式和hisat2软件默认参数。这些数据的质量评价进行了使用qualimap_v2.2.1。Htseq被用来计算每个基因阅读。
微分表达式和功能富集分析
基因的表达水平是计算使用外显子的每千碱基片段每百万映射读取(FRKM)方法。R统计软件包磨边机是用于微分表达式分析。两个样品之间的差异表达基因(度)选择基于以下标准:≥2的对数褶皱变化和错误发现率≤0.05。度的功能被去注释功能浓缩和KEGG Goatools和KOBAS途径分析。度,Bonferroni-corrected假定值≤0.05明显富集条件和代谢途径。
定量逆转录聚合酶链反应(存在)分析
12个基因负责脂肪的新陈代谢,萜烯和泛素是随机选择的,使用中存在基因表达的验证(图S2)。列出使用的引物表S1。存在反应进行了使用以下参数:95°C 10分钟,45周期在94°C 10 s,并为15秒58°C。三个独立的生物复制每个反应得到,与GAPDH基因作为参考。荧光强度测量使用LightCycler 480机(罗氏、苏塞克斯、英国),和基因的相对表达值计算使用2-ΔΔCt方法。
样品提取和质条件
10毫升容量70%甲醇是叶粉的添加到0.2克。混合物提取35°C 45分钟。离心后的上层清液0.22 -μm过滤器过滤膜。提取存储在−80°C到检测。质量控制(QC)从100年μl混合提取的样本。
代谢物的样本检测使用一个击败UPLC(热科学、美国)-Q-Orbitrap(热科学、美国)Hypesil黄金列((100×2.1毫米,1.9μm)。溶剂包括水含有0.1%甲酸(热、LC)和溶剂B是乙腈(热,LC)。注射5μL成交。流量和列温度分别为0.4毫升/分钟和40°C,分别。QC样品插入在每5样本。
代谢数据处理
总离子流图是在积极和消极离子生成模式。质谱分析获得的原始数据处理在复合发现者2.1中,包括峰值提取、对齐、峰值和峰值修正。主成分分析(PCA)和偏最小二乘判别分析(PLS-DA)进行基于内容的代谢物,并使用ggplot2可视化。不同积累代谢产物(坝)分析了使用DESeq2根据褶皱变化> 2,P < 0.05。这些大坝对齐KEGG通路(https://www.kegg.jp/)。火山的大坝在ggplot2绘制。代谢物之间的皮尔逊相关系数(PCC)值和代谢物,基因和基因、代谢和基因计算R 4.1.2。基因和代谢产物的网络是基于PCC的可视化Cytoscape 3.9.1。
结果
冷应激下橄榄植物的表型和生理反应
两个国内品种,Arbequina和Koroneiki种植在正常(分别为A和K)和冷应激条件(分别助教和TK)和观察他们的表现。TK失去活力和卷曲的黄叶,和他们完全新鲜的竹笋丧气(图1一个)。TA弯曲的新芽;没有其他地方有明显的冷伤害(图1一个)。进一步探索两个品种的耐寒性,电解质渗漏、光合性能、渗透调节物质和主要的抗氧化酶的活性检测。冷应激后,GA含量、相对电解质渗漏、可溶性糖含量、蛋白质、脯氨酸、丙二醛(MDA),和H2O2在这两个品种增加(图1 b, C, F, G-J)。同时,叶绿素含量、最大PSⅱ效率、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸盐过氧化物酶(APX型)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性下降在这两个品种(图1 d、E、k - n)。此外,助教有较低的MDA水平和H2O2,较强的光合作用效率,更高的猫,比TK APX型、POD和SOD活性。这些结果表明,Arbequina比Koroneiki耐冷。
图1橄榄植物的表型和生理指标在正常和寒冷的条件。(一)表型。(B)遗传算法的内容。(C)电解液泄漏。(D)总叶绿素含量。(E)最大PSII效率。(F)可溶性糖含量。(G)可溶性蛋白质含量。(H)脯氨酸含量。(我)MDA含量。(J)H2O2内容。(K)猫的活动。(左)APX型活动。(M)POD活性。(N)SOD活性。“一个”和“K”代表Arbequina和Koroneiki在正常情况下;“助教”和“TK的代表Arbequina Koroneiki在寒冷条件下;“一个”和“b”代表基于最小显著差异的显著性差异(t)。
功能分析度的冷应激下橄榄植物
探讨冷应激下橄榄植物的分子事件,树叶进行转录组分析。消除劣质读取后,共有627324150个清洁读取。Q30的百分比为89.45 -93.71%,显示高质量的转录组测序数据。总共有52268个基因功能注释的数据库。生物功能的助教和之间的度,TK和K,助教和TK进一步评估。图2一个显示前5 KEGG通路显著富集度之间的助教和抗生素的生物合成,氨基酸的生物合成、糖酵解和糖质新生,“碳代谢”和“脂肪酸生物合成”。前5名KEGG通路显著富集度之间TK和K是抗生素的生物合成,植物激素信号转导,碳代谢,氨基酸的生物合成,“ubiquitin-mediated的水解”(图2 b)。前5名KEGG通路显著富集度助教和TK之间碳代谢,生物合成的抗生素,氨基酸的生物合成、氧化磷酸化,和“光合作用”(图2 c)。此外,氨基酸的生物合成,抗生素的生物合成、糖酵解和糖质新生”是最常见的前20名大大丰富途径的三个上述比较组。冷应激后,283年和342年基因调节和表达下调,分别与TK相比,TA (图2 d)。
图2KEGG通路富集度。(一)之间的通路富集基于度正常,cold-treated Arbequina。(B)之间的通路富集基于度正常,cold-treated Koroneiki。(C)之间的通路富集基于度cold-treated Arbequina Koroneiki。(D)火山之间的块度cold-treated Arbequina Koroneiki。
冷应激下橄榄植物代谢物的概述
一道代谢物进行分析使用一个质/ MS系统。共有971个特性被发现,其中573被确定(表S2)。这些代谢产物可以分为18个类别。中描述的图S1、有机酸、苷类和酯类的三大分类。大多数的苷(117),是类黄酮苷(33)。之后,一个无监督PCA和监督PLS-DA被应用于所有样本。分数图(图3一)显示了QC样品分发的中心,而其他样本分散在QC样品和分成四组。主成分分析的结果表明,PC1和PC2占24.30%和21.50%的变异率,分别为(图3一)。随后,一个监督PLS-DA应用于进一步研究冷应激对代谢产物的影响。图3 b显示明显的冷应激引起的代谢变化在Arbequina和Koroneiki树叶。计算R2和问20.99和0.88根据前三个组件(10倍交叉验证图3 c从PLS-DA),结果表明方法是可靠的。
图3橄榄植物的代谢组分析。(一)PCA的代谢物在橄榄植物。(B)PLS-DA块橄榄植物代谢物。(C)PLS-DA十倍交叉验证。(D)火山的大坝助教和TK之间。(E)前30名的热图大坝助教和TK之间。“助教”和“TK的代表Arbequina和Koroneiki在寒冷条件下。
有56个调节和46个表达下调大坝cold-treated叶子Arbequina和Koroneiki (图3 d)。其中,30大坝代谢标记有log2褶皱变化> 1,P < 0.01,其中包括10苷,五种有机酸,三个黄酮类化合物,三黄酮苷,三萜烯,两个酯,酒精,醛,生物碱,和一个非机密的化合物(图3 d)。绿原酸的含量和黄连助教为23.60,TK的10.29倍(图3 e的内容),而epipinoresinol-4-O-β-D-glucoside ferulaldehyde TA是0.05和0.08,分别TK (图3 e)。
初级代谢受到冷应激的影响
如前所述,氨基酸的生物合成、糖酵解和糖质新生的途径被冷应激显著影响Arbequina和Koroneiki。EVM0010539冷处理后,EVM0014877、EVM0057125 EVM0021330, EVM0021540, EVM0051486, EVM0052213, EVM0011414,和EVM0044364 Arbequina表达下调,而他们在Koroneiki调节(图4一)。EVM0019722、EVM0008121 EVM0061475两品种表达下调(图4一)。只有EVM0043605调节这两个品种(图4一)。L-glutamic酸的积累和N-acetyl-DL-glutamic酸被冷应力限制在两个品种(图4一)。精氨酸的含量明显减少TA但不是在TK (图4一)。减少,氧化谷胱甘肽在TA保持平衡(图4一)。然而,减少谷胱甘肽减少伴随的增加在TK氧化谷胱甘肽(图4一)。EVM0021330、EVM0021540 EVM0051486、EVM0052213 EVM0061475监管二硫化谷胱甘肽,谷胱甘肽的反应。他们在助教表达水平降低。这表明谷胱甘肽代增强,动态平衡不同类型的谷胱甘肽有助于耐寒性。
图4冷应激的主要代谢途径的影响。(一)氨基酸生物合成途径。(B)glycerolipid代谢途径。“一个”和“b”代表基于最小显著差异的显著性差异(t)。“一个”和“K”代表Arbequina和Koroneiki在正常情况下;“助教”和“TK的代表Arbequina和Koroneiki在寒冷条件下。
除了氨基酸生物合成、脂肪酸代谢是另一个主要代谢与橄榄冷反应有关。所示图4 b,EVM0005927 EVM0013996 EVM0022668、EVM0019903 EVM0050769, EVM0049261下调后的脂质代谢途径在这两个品种的压力。相比之下,EVM0027003和EVM0057838调节低温刺激后,在两个品种在TK和他们的表达水平增加(图4 b)。在TK EVM0039292是助教表达下调,但调节(图4 b)。2-arachidonoyl甘油的含量分别增长了1.31和2.35倍Arbequina和Koroneik冷应激(图4 b)。1-palmitoylglycerol的内容分别增长了1.40和3.72倍Arbequina和Koroneiki冷应激(图4 b)。有趣的是,两个不饱和脂肪酸的含量(9 -十六碳烯酸和1,11-undecanedicarboxylic酸)拒绝冷处理后的品种(图4 b)。详细,9 -十六碳烯酸含量下降了70.71%和61.12%在Arbequina和Koroneiki冷处理后,分别和1,11-undecanedicarboxylic酸含量在冷处理后下降了95.62%和94.14%arbequina和koroneik,分别。看来脂肪酸储备而不是转型发挥重要作用在橄榄的耐寒性。
冷应激萜代谢增强
根据激素测定,GA含量增加后冷刺激。GA、二萜、调节植物的生长和发育,集成了其他激素。在当前的研究中,5个基因映射到二萜生物合成途径(图5一个)。冷应激下,EVM0043438和EVM0054314下调Arbequina(耐寒品种)和Koroneiki(对冷敏感的品种)(图5一个)。EVM0029603调节在助教,而EVM0027692和EVM0047420表达下调(图5一个)。EVM0029603 EVM0027692, TK EVM0047420呈现相反的反应(图5一个)。
图5萜烯代谢通路受到冷应激的影响。(一)二萜生物合成途径。(B)oleuropein生物合成途径。电气,香叶醇合成酶;G8H,香叶醇8-hydroxylase;8-HGO, 8-hydroxygeraniol氧化还原酶;ISY,环烯醚萜合酶;IO,环烯醚萜苷氧化酶;7-DLGT, 7-deoxyloganetic acid-O-glucosyl转移酶;7-DLH 7-deoxyloganic酸羟化酶;LAMT loganic酸甲基转移酶;监护系统多巴脱羧酶; SLS, secologanin synthase; PPO, polyphenol oxidase; TDC, tyrosine decarboxylase; CuAO, primary amine oxidase; PAR, phenylacetaldehyde reductase; ALDH, alcohol dehydrogenase. ‘A’ and ‘K’ represent Arbequina and Koroneiki under normal conditions; ‘TA’ and ‘TK’ represent Arbequina and Koroneiki under cold conditions; ‘a’ and ‘b’ represent significant difference based on least significant difference (t-test).
Oleuropein由hydroxytyrosol、elenolic酸和葡萄糖苷,半个是通过环烯醚萜苷的生物合成途径合成的(郑et al ., 2021)。它是主要的生物活性在橄榄叶多酚化合物,水果,根,和分支(郑et al ., 2021)。oleuropein基因和代谢产物的生物合成途径明显对冷刺激,如所示图5 b。电气(香叶醇合成酶),G8H(香叶醇8-hydroxylase), ISY(环烯醚萜合酶),IO(环烯醚萜苷氧化酶),7-DLGT (7-deoxyloganetic acid-O-glucosyl转移酶),TDC(酪氨酸脱羧酶),LAMT (loganic酸),和大多数的PPO(多酚氧化酶),CuAO(伯胺(铜)氧化酶),和ALDH(乙醇脱氢酶)被抑制在TA (图5 b)。然而,这些基因的表达减少少甚至增加TK (图5 b)。oleuropein的内容增加在Arbequina冷压力但减少Koroneiki (图5 b)。尽管Koroneiki oleuropein包含超过Arbequina在正常情况下,Arbequina积累更多oleuropein在寒冷条件下(图5 b)。loganic酸和酪醇的生物合成是增强冷胁迫下两品种(图5 b)。oleuropein生物合成途径中的监管区别两者之间cold-treated品种表明oleuropein代谢参与了橄榄的冷应激反应,和丰富的oleuropein积累有助于抵抗寒冷的压力。
冷应激后泛素化促进细胞凋亡
泛素化是至关重要的细胞凋亡来清除衰老和受损细胞。因此,它可以帮助植物在环境压力下维持正常的细胞功能。总共有881个基因负责泛素化确定在当前的研究中。这些基因和代谢产物之间的PCC计算。其中,66种代谢物42基因密切相关,包括393对相关性的PCC > 0.9。这些基因之间的关系和代谢物所示图6。11个基因密切相关,超过五其他基因或12代谢物。他们编码polyubiquitin (EVM0030049) ubiquitin-conjugating酶(EVM0030805、EVM0022217和EVM0061178),泛素受体(EVM0021685和EVM0017013), E3 ubiquitin-protein连接酶(EVM0041898和EVM0030001),小ubiquitin-related修饰符(EVM002445和EVM0050603),泛素羧基末端水解酶(EVM0006998)。此外,EVM0030049 (X2) polyubiquitin-like对碘氧基苯甲醚10泛素化密切相关的基因和21代谢物(图6 b)。它建造了最大的子网,包含119对的相关性。这些代谢物大部分有机酸(12-oxo phytodienoic酸,dihydrojasmonic酸,ganoderic酸,和泛酸)和酯(picrotoxinin,他们,4-demethylepipodophyllotoxin、4-demethylepipodophyllotoxin 1-palmitoylglycerol)。这表明在各种类型的泛素化,polyubiquitination最有助于稳定橄榄冷胁迫的生理。
图6基因网络的泛素化和代谢物的皮尔森相关系数> 0.9。(一)监管网络的泛素化在基因和代谢产物。(B)监管网络polyubiquitin-like同种型hub-gene X2 (EVM0030049)。m022, 12-oxo phytodienoic酸;m054 dihydrojasmonic酸;m069, ganoderic酸;m139 picrotoxinin;m140他们;m152 4-demethylepipodophyllotoxin;m205,柚皮苷dihydrochalcone;m230 quercetin-3 4的-O-di-beta-glucopyranoside;m282, schizandrol; m316, momordin Ic; m338, verbenalin; m369, L-glutamic acid; m374, N-acetyl-DL-glutamic acid; m375, L-homoserine; m413, methylchrysoeriol C-hexoside; m416, anwulignan; m434, cucurbitacin I; m451, sinapaldehyde glucoside; m499, luotonin A; m512, pantothenic acid; m542, 1-palmitoylglycerol.).
讨论
两个橄榄品种呈现不同的冷处理后相应的生理表现。代之间的不平衡和抑制活性氧(ROS)会导致氧化应激。消除活性氧的抗氧化剂是一种常见的植物响应非生物压力。H2O2是最稳定的ROS之一。过氧化氢酶可以把H2O2到H2O, O2(王朱,2020),从而保护细胞免受H的破坏性影响2O2。猫活动的减少导致更多的H2O2冷应激后被剩下。同样,活动的主要抗氧化剂SOD, POD,和APX型被镇压,Arbequina不到Koroneiki冷应激影响。这可能表明,冷治疗在4°C是一个严重的压力橄榄植物。由于橄榄的出处是温暖的地中海地区,有必要品种高耐寒品种地区寒冷的冬天。至于谷胱甘肽,其中一个non-enzymatic协助消除活性氧的抗氧化剂,它作为电子供体对谷胱甘肽过氧化物酶,从而降低过氧化氢水(Rattanawong et al ., 2021)。通过捐赠一个电子,谷胱甘肽氧化二硫化谷胱甘肽。冷应激后,基因编码酶的表达水平在Arbequina催化二硫化glutathione-to-glutathione过程降低了。同时,减少谷胱甘肽的量没有改变。它表明,重要的是产品足够的谷胱甘肽在其稳定的数量。
的生理反应是regulatedby transcriptionand代谢物水平。它可以发现的基因负责耐寒性通过比较基因表达模式的差异。冷应激后,283年和342年基因调节和表达下调耐寒Arbequina与对冷敏感的Koroneiki相比,分别。冷应激影响氨基酸生物合成(初级代谢途径)橄榄(图4一)。此外,它表明谷胱甘肽代的平衡改善,再次显示,减少,氧化谷胱甘肽在橄榄耐寒性至关重要。
除了氨基酸代谢、脂质代谢是另一个主要代谢途径治疗显著影响冷。大量研究报道,不饱和脂肪酸与冷却反应密切相关。在低温条件下,耐寒品种有更高的膜脂不饱和和不饱和脂肪酸含量,使植物保持一定程度的稳定性和流动性的膜系统(刘et al ., 2022)。例如,黑暗三天冷或治疗显著诱发二十碳五烯酸生物合成(蔡et al ., 2020)。同样,耐寒性橄榄品种积累更多的不饱和脂肪酸(图4 b)。不饱和脂肪酸的含量减少冷应激。因此,我们提出一个假设脂肪酸储备,尤其是不饱和脂质,大大有助于耐寒性,值得进一步的研究。因此,我们将注意原始脂质积累和耐寒性之间的关系在随后的调查。
初级和二级代谢物受到植物激素的影响,具有复杂和多种功能的增长和发展。遗传算法有助于应对不同的环境刺激,如温度(Hernandez-Garcia et al ., 2021)。EVM0043438、EVM0054314 EVM0029603、EVM0027692 EVM0047420被确定在二萜生物合成途径(图5一个)。GA含量增加冷刺激(下图5一个)。然而,没有定期变化规律GA在植物受到低温的影响。赤霉素处理有效地降低冷害指数在长期冷藏(绿色番茄果实成熟朱et al ., 2016)。所有番茄植物GA3含量降低后冷却压力(王et al ., 2022),这是意想不到的。因此,重要的是要保持GA在植物抵抗冷害的适当水平。此外,重要的是要保持一个适当的遗传算法组成,不同种类的气体显示不一致的影响在不同的植物(Zhang et al ., 2021 a)。GA1, GA3、GA4 GA7被认为函数作为生物活性植物激素(·海顿和Sponsel, 2015年)。橄榄叶的GA合成不确定在本研究中,需要进一步分析,这样的变化可以揭示冷应激下的监管网络。除了GA,次生代谢物oleuropein是萜类化合物衍生物类似环烯醚萜苷的代谢Fraxinus精益求精的和紫丁香josikaea(Damtoft et al ., 1993)。萜烯化合物的多样性的变化响应环境刺激,提供植物抵御各种生物和非生物压力(Zhang et al ., 2021 b)。Oleuropein生物合成刺激下冷应激(Ortega-Garcia Peragon, 2009)。在目前的研究中,oleuropein积累在对冷敏感植物耐寒橄榄植物和减少,推断它耐寒性中发挥了积极作用。此外,38度oleuropein生物合成途径中标识,包括基因编码电气,G8H, ISY, IO, 7-DLGT, TDC LAMT, PPO, CuAO和ALDH。总共202个基因oleuropein生物合成途径已确定的日期(Rao et al ., 2021)。然而,从hydroxytyrosol oleuropein生成过程和secologanin仍不明朗,作为基因负责oleuropein代谢受低温。因此,进一步澄清关于oleuropein生物合成需要在橄榄植物耐寒品种的繁殖和驯化。
翻译修饰是另一个冷适应的植物。泛素化控制丰富、活动、亚细胞划分和贩卖目标蛋白(林登和愈伤组织,2020年)。ubiquitin-proteasome系统由泛素、ubiquitin-activating酶(E1) ubiquitin-conjugating酶(E2),泛素连接酶(E3),和完整的26 s蛋白酶体(林登和愈伤组织,2020年)。E3泛素连接酶识别的组件和束缚polyubiquitins目标蛋白质。泛素化可以减弱或激活免疫信号以响应环境变化和病原体入侵(徐et al ., 2021)。蛋白质由polyubiquitination保持体内平衡,以确保适当的免疫反应(香港et al ., 2021)。Polyubiquitin链各种联系给予注射的独特功能。泛素提供了几个赖氨酸残基的小肽,可用于后续组装polyubiquitin链的顺序结合新的降解酶,最普遍的是Lys48和Lys63 (Denuc Marfany, 2010)。附件的Lys48泛素链导致标记分子降解,而Lys63 polyubiquitin链参与更广泛的功能,包括DNA修复、内吞作用、或核出口(Denuc Marfany, 2010)。Flg22等外部环境,可以改变polyubiquitin联系的相对丰度,增加的百分比Lys63联系(马et al ., 2021)。相比之下与monoubiquitination polyubiquitination对橄榄的冷应激反应。EVM0030049 subregulatory网络的中心,是polyubiquitin-like同种型X2。进一步探索其功能要求确定其相互作用机制上游和下游的新陈代谢。
结论
耐寒性橄榄树应对冷应激通过氨基酸生物合成,glycerolipid新陈代谢,二萜生物合成,oleuropein生物合成途径,以及通过泛素化(图7)。出于实用目的,精英chilling-tolerant橄榄个体的繁殖和选择后应进行全面评估这些指标。
图7提出了模型在橄榄耐寒性。
数据可用性声明
RNA-sequencing数据在这个研究已经存入NCBI Bioproject数据库加入号码(PRJNA864109)。
作者的贡献
GS设计实验和修正。CJ WH进行实验和分析数据;CJ写论文;HL、LC、EN、深圳检查数据。所有作者的文章和批准提交的版本。
资金
这项研究是由浙江省的主要研究和开发项目(2021 c02002),育种的关键科技授予浙江农业新品种(2021 c02072-5),中国国家自然科学基金(31402140,31402140),浙江省自然科学基金(LQ22C160010)和衢州的科技计划的项目,中国(2021 k34)。
的利益冲突
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。
出版商的注意
本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。
补充材料
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关键词:氨基酸、耐寒性、基因表达、脂类、萜烯
引用:陈陆江C,胡锦涛W H, L,妞妞E,朱和沈G(2023)表型的改变,生理和功能物质揭示chilling-tolerant机制两种齐墩果欧洲公司品种。前面。植物科学。14:1046719。doi: 10.3389 / fpls.2023.1046719
收到:2022年9月17日;接受:2023年1月12日;
发表:2023年2月01。
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