不同高粱（Sorghum bicolor (L.) Moench）品种在干旱条件下的生理、代谢和转录响应

抗旱机制研究揭示高粱代谢与转录调控特征，代谢组学分析发现374种差异代谢物，其中SCS叶片3-羟基-3-甲基丁酸含量升高16倍，JL磷脂酰胆碱含量增加4倍；转录组学鉴定7031个差异基因，共306个共有基因，SCS特有6229个，JL特有496个，显著富集于植物激素信号通路，β-淀粉酶1和α-葡萄糖苷酶基因在干旱下表达量均升高，且SCS增幅更大。

摘要

主要结论

本研究利用代谢组学和转录组分析技术，鉴定了两种高粱品种在干旱胁迫下的响应代谢物及相关基因。呼吸代谢可能与高粱抗逆性的增强密切相关。我们的研究结果为培育具有强耐旱性的新品种提供了宝贵的资源。

摘要

适宜的干旱胁迫可以促进植物中特定代谢物的积累。作为耐旱性强的谷物作物，高粱是研究其耐旱机制的理想材料。本研究的目的是探讨高粱在干旱胁迫下的代谢和转录调控机制。通过对具有不同耐旱性的高粱品种（SCS，Sanchisan；JL，Jinliang 5）在干旱条件下的生理指标、代谢组和转录组进行分析，发现：在干旱胁迫下，SCS叶片中的可溶性糖含量增加了112.2%，JL叶片中的甜菜碱和过氧化物酶（POD）含量也显著上升。代谢组分析共检测到374种差异表达的代谢物（DAMs）；例如，SCS中的3-羟基-3-甲基丁酸含量增加了16倍以上，JL中的1,2-二棕榈酰磷脂酰甘油含量增加了4倍以上。此外，还发现了7031个差异表达基因（DEGs），其中SCS和JL共有306个DEGs，SCS有6229个独特DEGs，JL有496个独特DEGs。KEGG分析显示，SCS和JL中的DEGs在“植物激素信号传导”通路中显著富集。在干旱条件下，两种品种的叶绿体β-淀粉酶1（EC3.2.1.2）基因LOC8070506和α-葡萄糖苷酶（EC3.2.1.20）基因LOC8061607的表达水平均升高，且SCS中的表达水平高于JL。这些发现有助于我们更好地理解高粱的耐旱分子机制。