发布日期:
低温引发烤烟早花并减产 关键分子机制被解析
文章字数:557
本报讯(全媒体记者师亚萍)近日,安徽省农业科学院经济作物研究所烟草绿色高效栽培团队在低温响应与烟叶品质形成机制研究中取得新进展。该研究系统解析了长期低温如何通过表观遗传调控引发烤烟早花并导致减产,为应对气候风险、优化栽培措施和选育抗逆品种提供了关键理论支撑。
研究团队在两年内开展覆盖三个生态区及三个不同移栽期的田间试验,发现早春移栽的植株因遭遇持续低温(〈10℃),植株显著矮化、提前抽薹开花,一级烟叶产量大幅下降,烟叶外观与感官品质明显劣化。温室模拟实验进一步证实,长期低温破坏了细胞内氧化还原平衡,表现为谷胱甘肽(一种重要抗氧化物质)含量减少,关键抗氧化酶(POD和MDHAR)活性下降,同时氧化型抗坏血酸衍生物(DHA 和MDHA)异常积累,造成活性氧(ROS)系统失衡。
转录组分析显示,低温抑制了细胞质蛋白质合成相关通路,却激活了昼夜节律和赤霉素代谢相关基因。尤为关键的是,全基因组甲基化测序(WGBS)揭示:尽管整体DNA甲基化水平未变,但多个开花调控基因启动子区域出现特异性低甲基化(主要发生在CpG和CHG位点),导致年龄途径关键基因NtSPL5a和NtAP1La被异常激活,从而触发早花反应。
该成果阐明低温通过“表观遗传—基因表达—生理响应”级联机制诱导烤烟早花,不仅深化了对环境-发育互作的理解,也为制定避灾栽培策略、开发抗低温分子标记及培育稳产优质烤烟新品种奠定了坚实基础。
研究团队在两年内开展覆盖三个生态区及三个不同移栽期的田间试验,发现早春移栽的植株因遭遇持续低温(〈10℃),植株显著矮化、提前抽薹开花,一级烟叶产量大幅下降,烟叶外观与感官品质明显劣化。温室模拟实验进一步证实,长期低温破坏了细胞内氧化还原平衡,表现为谷胱甘肽(一种重要抗氧化物质)含量减少,关键抗氧化酶(POD和MDHAR)活性下降,同时氧化型抗坏血酸衍生物(DHA 和MDHA)异常积累,造成活性氧(ROS)系统失衡。
转录组分析显示,低温抑制了细胞质蛋白质合成相关通路,却激活了昼夜节律和赤霉素代谢相关基因。尤为关键的是,全基因组甲基化测序(WGBS)揭示:尽管整体DNA甲基化水平未变,但多个开花调控基因启动子区域出现特异性低甲基化(主要发生在CpG和CHG位点),导致年龄途径关键基因NtSPL5a和NtAP1La被异常激活,从而触发早花反应。
该成果阐明低温通过“表观遗传—基因表达—生理响应”级联机制诱导烤烟早花,不仅深化了对环境-发育互作的理解,也为制定避灾栽培策略、开发抗低温分子标记及培育稳产优质烤烟新品种奠定了坚实基础。