近日，中國(guó)熱科院椰子研究所在椰子應(yīng)對(duì)鉀脅迫研究方面取得新進(jìn)展，該研究闡述了椰子在低鉀脅迫下的應(yīng)答機(jī)理，鑒定了參與低鉀應(yīng)答的主要信號(hào)通路及其富集，以及構(gòu)建影響生理的代謝途徑網(wǎng)絡(luò)圖譜。研究結(jié)果將為椰子低鉀脅迫的應(yīng)答與適應(yīng)提供重要的理論基礎(chǔ)，為椰子高效利用鉀基因型的品種的創(chuàng)制和培育奠定基礎(chǔ)。

 

　　椰子（Cocos nucifera L.）是一種重要的熱帶果樹(shù)和油料作物。鉀對(duì)椰子生長(zhǎng)、產(chǎn)量、品質(zhì)影響很大，據(jù)研究表明椰子在生長(zhǎng)過(guò)程需鉀量很大，椰子植株含鉀量很高，尤其是椰子水鉀含量特別高，在椰子生長(zhǎng)發(fā)育中，鉀元素對(duì)椰子產(chǎn)量、品質(zhì)、各種生理調(diào)控起著非常重要地位和生理功能。目前，缺鉀已經(jīng)成為制約椰子種植產(chǎn)量的重要因素，使得對(duì)椰子鉀營(yíng)養(yǎng)吸收的分子機(jī)制的研究工作變得非常迫切。然而，鉀缺乏對(duì)椰子幼苗生物量及生理的影響以及椰子對(duì)鉀缺乏的應(yīng)答的分子機(jī)制尚未清楚。因此，本研究開(kāi)展椰子應(yīng)對(duì)低鉀脅迫的機(jī)理研究。

 

　　研究表明缺鉀脅迫顯著降低了椰子幼苗的株高、生物量、SPAD，以及K含量、可溶性蛋白、粗脂肪和可溶性糖含量。在缺鉀條件下，椰子幼苗葉片丙二醛含量顯著增加，脯氨酸（Pro）含量顯著降低。超氧化物歧化酶、過(guò)氧化物酶和過(guò)氧化氫酶活性顯著降低。生長(zhǎng)素、赤霉素和玉米素等內(nèi)源激素含量顯著降低，而脫落酸含量顯著增加。 RNA測(cè)序結(jié)果表明，與對(duì)照相比，鉀缺乏的椰子幼苗葉片中有1003個(gè)差異表達(dá)基因（DEG）。GO分析表明，這些DEG主要與“膜的組成部分”、“質(zhì)膜”、“細(xì)胞核”、“轉(zhuǎn)錄因子活性”、“序列特異性DNA結(jié)合”和“蛋白激酶活性”有關(guān)。KEGG的通路分析表明，DEG主要參與“MAPK信號(hào)通路植物”、“植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)”、“淀粉和蔗糖代謝”、“植株-病原體相互作用”、“ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白”和“甘油磷脂代謝”，在鉀缺乏的椰子幼苗中，胺、有機(jī)酸、氨基酸和類黃酮通常下調(diào)，而與酚酸、核酸、糖和生物堿相關(guān)的代謝產(chǎn)物大多上調(diào)。因此，椰子幼苗通過(guò)調(diào)節(jié)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑、初級(jí)和次級(jí)代謝以及植物-病原體相互作用來(lái)響應(yīng)鉀缺乏脅迫。

 

　　這項(xiàng)研究證實(shí)了鉀對(duì)椰子生產(chǎn)的重要性，并為椰子幼苗對(duì)鉀缺乏的應(yīng)答提供了更深入的理解，為提高椰子樹(shù)的鉀利用效率提供了基礎(chǔ)。

 

　　相關(guān)研究結(jié)果以“Integrated Transcriptomic and metabolomic Analyses Reveal Key metabolic Pathways in Response to Potassium Deficiency in Coconut （Cocos nucifera L. ） Seedlings”為題發(fā)表于《Frontiers inPlant Science》。中國(guó)熱科院椰子所副研究員盧麗蘭為第一作者，副研究員陳思婷為共同第一作者，椰子所研究員楊耀東為通訊作者。該研究得到了海南省自然科學(xué)基金高層次人才項(xiàng)目、海南省自然科學(xué)基金創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目和海南省重大科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目的資助。

 

　　論文鏈接：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2023.1112264/full