近日，中国热科院椰子所椰子育种研究团队在不同品种椰子耐寒性差异方面取得新进展。该研究在生理及分子水平系统地比较分析了不同品种椰子耐寒性差异特性，为解析椰子低温胁迫适应性机制以及选育耐寒性新品种提供理论基础。
椰子（Cocos nucifera L.）属棕榈科椰子属椰子种单子叶植物。椰子生产性栽培要求年平均温度在24～25℃以上，温差小，全年无霜，椰子才能正常开花结果，最适生长温度为26～27℃。一年中若有一个月的平均温度为18℃，其产量则明显下降，若平均温度低于15℃，就会引起落花、落果和叶片变黄，严重者叶片全部枯黄、脱落，植株死亡。本课题通过对海南高种椰子（Hainan Tall）与香水椰子（Green Dwarf）在低温胁下的转录组和代谢组的联合分析，初步揭示了椰子的低温胁迫应答机制。研究发现，在冷胁迫下，香水椰子中谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）活性以及脯氨酸（Pro）和可溶性蛋白质含量相对于海南高种椰子更低（图1）。这解释了海南高种椰子在低温胁迫下具有更强的适应性的原因。
图1. 不同椰子品种低温处理下生理反应
椰子幼苗遭受低温胁迫时以氨基酸、类黄酮、碳水化合物和脂质代谢等代谢途径较为活跃（图2）。其中几种应激反应代谢产物，如类黄酮、碳水化合物、脂质和氨基酸在香水椰子中显著降低。而氨基酸生物合成、抗氧化系统以及类黄酮生物合成途径中的关键基因在香水椰子中表现出明显的下调作用（图3）。推测低温胁迫下香水椰子中氨基酸、黄酮类化合物等抗氧化剂含量减少是香水椰子耐寒性较差的主要原因。
图2.五个比较组中差异代谢物通路富集分析
图3. 黄酮生物合成途径中不同结构基因的相对表达
该研究成果以“Integrated transcriptomic and metabolomic data reveal the cold stress responses molecular mechanisms of two coconut varieties”为题发表于《Frontiers in plant science》。中国热带农业科学院椰子研究所/海南省热带油料作物生物学重点实验室李静助理研究员为该论文的第一作者，王芳媛为共同第一作者；中国热带农业科学院椰子研究所/海南省热带油料作物生物学重点实验室杨耀东研究员为该论文的通讯作者。该研究得到海南省自然科学基金创新研究团队项目和国家自然科学基金项目的资助。
原文链接：https://doi.org/10.3389/fpls.2024.1353352
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