中国热科院椰子所首次利用多组学技术分析评价油棕栽培品种耐寒性取得新突破

中经联播讯（戴冠和 通讯员李静）中国热科院椰子所首次利用多组学技术对三份引进的油棕栽培品种的耐寒性进行了评价并取得新进展。该研究初步阐述了油棕在低温胁迫下的应答机理，鉴定了参与低温应答的主要信号通路及其富集，研究结果为作物低温胁迫的应答与适应理论提供重要的补充，为油棕耐寒品种的培育提供理论基础。   

▲低温胁迫下油棕转录组和蛋白质组相关表达的DEG和DEP聚类分析

油棕是世界第一大木本油料作物，在全球热带地区广泛种植，低温胁迫对油棕生长发育及产量均造成不同程度的影响。但是油棕低温胁迫下的应答机理尚不清楚，对低温胁迫下的油棕转录组学和蛋白质组学联合分析研究也是空白。本研究通过转录组和蛋白质组学的联合分析表明，油棕不同品种代谢合成和次级代谢生物合成途径相关通路基因在转录组和蛋白质组中呈现显著的差异表达。分析发现了油棕不同品种有135个差异表达蛋白与低温胁迫应答相关，其中谷胱甘肽-S-转移酶F11（GSTF11）在OG（E. oleifera × Elaeis guineensis）和TE（Tanzania × Ekona）两个油棕品种中的表达均显著上调1.5倍以上。  

▲低温胁迫下油棕蛋白质组中鉴定的应激反应、光合作用和呼吸相关DEP（A）三种油棕品种中参与应激反应、光合作用和呼吸的DEP总数（B）三种油棕品种蛋白质组中不同种类的DEP对应激反应、光合作用和呼吸的影响

在分析低温胁迫对油棕光合及呼吸作用的影响时发现，低温对呼吸及光合作用的影响尤其显著。在油棕蛋白质组中共鉴定出52个与呼吸相关的差异表达蛋白分别属于TCA循环、糖酵解和电子传递链相关通路；87种差异表达蛋白参与油棕品种的光合作用，主要与光系统I/II相关，卡尔文循环和叶绿素a-b结合蛋白占主导地位，其次是类囊体管腔和细胞色素b/f复合物。研究表明TE品种中非生物、生物、热和氧化应激相关蛋白的积累以及光合作用相关蛋白的被抑制可能导致氧化应激期间ROS清除能力的增强，这可能是品种TE的耐寒性高的主要原因。

▲油棕中胁迫反应、光合作用和呼吸DEP的热图图解。注:（A） 应激反应DEP分为氧化应激、非生物应激、生物应激和热应激；（B）参与光合作用的DEP（C）三种油棕品种与呼吸相关的DEP。字母符号X、Y和Z分别表示BE-0_VS_BE-5、OG-0_VS-OG-5和TE-0_VS_TE-5不同油棕品种不同处理的比较

该研究结果以“Integrative Omics Analysis of Three Oil Palm Varieties Reveals (Tanzania × Ekona) TE as a Cold-Resistant Variety in Response to Low-Temperature Stress”为题发表于《International Journal of Molecular Sciences》。中国热科院椰子所亚非杰出青年科学家Mumtaz Ali Saand为论文的第一作者，杨耀东研究员为该论文的通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金项目和科技部亚非杰出青年科学家来华工作项目的资助。