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气候变化以及人为造成的不利因素给植物带来压力,例如气温升高、极端天气事件、虫害爆发、疾病和污染,从而威胁农业生产和粮食安全。
目前的研究深入研究植物对这些不利条件的反应,为改进农业实践和植物育种提供信息。值得注意的是,植物经常同时面临多种压力源,大多数组合具有协同影响,放大了植物的压力。
尽管对双重胁迫效应进行了广泛的研究,但对三个或更多并发胁迫因素的影响的了解有限,这些因素会严重阻碍植物生长。因此,全面研究多因素胁迫组合对于优化植物恢复力和农业产量至关重要。
2023年5月,园艺研究发表了一篇研究论文,题为“柑橘组学分析揭示了RNA翻译途径和未折叠蛋白响应调节因子在耐受干旱、高辐照度和热应激方面的可能作用”。
在这项研究中,在各种单独和组合非生物胁迫条件下检查了卡里佐和克利奥帕特拉柑橘植物的叶片损伤。结果表明,单独的热应激(H)不会导致明显的叶片损伤。然而,高辐照度(L)和水分胁迫(W)导致两种基因型的叶片受损程度在23%至35%之间。
胁迫组合,尤其是L+H和W+L,也产生了显着的损害,克利奥帕特拉植物在W+H条件下叶片受损高达60%,在W+L+H三重胁迫组合下叶片受损高达71%。另一方面,卡里佐表现出与二因素应力组合相似的一致损伤百分比。利用转录组和蛋白质组分析更深入地了解植物的反应。
就差异调节转录本(DRT)而言,三重应激组合(W+L+H)导致两种基因型的DRT数量最高。对差异积累蛋白(DAP)的分析表明,热应激,无论是单独的还是组合的,都会导致两种柑橘类型的DAP发生显着变化。
主成分分析(PCA)显示了基因型之间的显着差异,转录因子也显示出两种基因型之间针对不同胁迫条件的不同表达模式。
此外,还研究了卡里佐和克利奥帕特拉在各种压力下的共同反应。一个关键发现是“ER中的蛋白质加工”途径在对不同应激条件的反应中发挥着重要作用,两种基因型都显示出与该途径相关的转录本的上调。然而,当暴露于W+L+H的组合压力时,他们的反应有所不同。
一项针对植物对三重胁迫组合的独特反应的分析表明,超过95%的上调转录物是基因型特异性的,强调了Carrizo和Cleopatra对相同胁迫条件的不同反应方式。此外,植物中的翻译途径调控根据胁迫和基因型而变化,在大多数胁迫条件下,Carrizo通常比Cleopatra显示更多的DAP。
总之,Carrizo和Cleopatra柑橘植物在不同的胁迫组合下表现出不同程度的叶片损伤和分子反应。关键蛋白质和调节机制的发现可以指导未来的作物改良策略,使柑橘植物能够更好地应对气候条件变化的挑战。
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