1 摘要

碳代谢不仅对植物的生长发育至关重要，在逆境响应中同样发挥着关键的调控作用。研究发现，全球变暖已经严重加剧了干旱对植物碳循环的影响，而马尾松 (Pinus massoniana Lamb.)作为抗逆植物的先锋树种，深入研究其碳代谢对高温干旱的响应机制，能更好地为预测未来森林生态系统对气候变化的响应奠定基础。本研究以中国亚热带重要的乡土树种马尾松为材料，采用裂区试验设计方法，深入分析了不同温度和干旱强度下马尾松幼苗的光合作用及碳代谢相关的转录组和代谢组。结果表明，高温干旱交互胁迫对马尾松幼苗光合速率和蒸腾速率的影响相比单一胁迫（高温或干旱）更为显著。转录组分析显示，马尾松幼苗碳代谢途径均受到高温干旱交互胁迫的影响，特别是淀粉和蔗糖代谢途径的相关基因。代谢组学分析显示，只有海藻糖和半乳糖-1-磷酸被显著富集。此外，进一步整合代谢组和转录组数据构建海藻糖代谢热图，揭示了三个处理组中海藻糖水平均显著增加，且PmTPS1，PmTPS5和 PmTPPD基因是海藻糖积累的关键调控基因。

2图表

A

B

C

图1 高温和干旱对马尾松幼苗光合速率的影响，A，B，C：高温干旱胁迫后10、20、30d的光合速率变化

A                            B

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图2 不同处理下马尾松基因差异表达量。A：FPKM密度分布；B：不同处理下差异基因表达数量；C：三种处理下的韦恩图

A

B

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图3 三种处理下马尾松幼苗碳代谢的高级KEGG分类分析

图4 27个共差异表达基因的GO富集分析结果的可视化圆形图

图5 差异表达基因与海藻糖的代谢通路图

该研究得到了贵州省科技计划项目（黔科合[2022]一般274和黔科合平台人才[2018]5261）的资助。

参考文献

Li L, Li Y, Ding G. Response mechanism of carbon metabolism of Pinus massoniana to gradient high temperature and drought stress. BMC Genomics 12, 25(1):166 (2024).

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https://doi.org/10.1186/s12864-024-10054-2