腐殖酸类可降解液态膜改善葡萄植株抗寒性的转录组分析

摘要

为探究腐殖酸类可降解液态膜（Biodegradable liquid film,BLF）影响葡萄抗冻性的机制，以酿酒葡萄品种‘赤霞珠’的休眠植株为材料，以喷施BLF为处理组，喷施清水为对照组（CK），通过差热分析评价了BLF处理对抗冻性的影响；对不同低温胁迫条件下的葡萄植株进行转录组测序，通过GO和KEGG富集分析确定关键代谢通路，并进一步对碳水化合物代谢相关酶活性和糖类物质含量进行了测定。结果表明：1)BLF处理降低了葡萄冬芽的过冷却温度和结冰温度。2）在-10℃胁迫6 h条件下，CK和BLF组的差异表达基因（Differentially expressed genes,DEGs）数目最多，共同表达的DEGs主要涉及碳水化合物代谢、次生代谢物合成以及植物激素信号转导等通路。3)CK和BLF处理植株的DEGs共富集到23个显著差异通路（P≤0.05），包括信号转导、脂质代谢、碳水化合物代谢、其他次生代谢物的生物合成以及氨基酸代谢等，其中碳水化合物代谢相关通路在多数胁迫条件下均表现出显著（P≤0.05）或极显著差异（P≤0.01）。4)BLF处理上调了纤维素酶、果胶酶、转化酶基因的表达，下调了β-淀粉酶、甘油醛-3-磷酸脱氢酶和乙醇脱氢酶基因的表达。5）对酶活性和糖类物质含量的分析结果表明，BLF处理显著提高了低温胁迫下枝条中β-葡萄糖苷酶、总果胶酶和转化酶的活性（P≤0.05），显著提高了枝条的淀粉、可溶性糖及还原糖含量（P≤0.05），显著降低了β-淀粉酶活性及蔗糖含量（P≤0.05）。综上，BLF处理提高了葡萄植株的抗冻性，其主要与碳水化合物代谢通路的变化有关。

关键词

葡萄 / 腐殖酸 / 低温胁迫 / 转录组测序 / 碳水化合物代谢

基金资助

宁夏自然科学基金项目(2024AAC03085); 国家自然科学基金项目(32460732); 宁夏贺兰山东麓葡萄酒产业技术协同创新中心葡萄酒领域科技人才开放课题