荷荷巴是一种有价值的工业油料作物,由于对低温敏感,因此仅限于热带地区种植。冷适应是指植物暴露在低温下,但不会致命。冷适应通过引发复杂的生理和生化变化来增强对寒冷压力的适应性,从而提高各种物种的抗寒能力,已显示出改善这些物种抗寒能力的潜力。
基于这些挑战,研究荷荷巴油冷适应背后的分子机制对于制定其在温带地区生长的策略至关重要,从而扩大其农业和经济潜力。
中央民族大学和北京师范大学的研究人员于 2024 年 5 月 3 日在《园艺研究》上发表了一项研究。该研究调查了植物激素茉莉酸如何通过促进黄酮醇合成来增强荷荷巴油的抗寒性。研究结果为开发耐寒的荷荷巴油品种提供了见解。
该研究利用代谢组学分析表明,冷适应会诱导荷荷巴油中各种黄酮醇的积累。时间过程转录组和加权相关网络分析 (WGCNA) 表明,黄酮醇生物合成和茉莉酸信号通路对这一过程至关重要。
生化和遗传学检测表明ScMYB12是激活黄酮醇合酶基因(ScFLS)的关键转录因子,在低温驯化过程中,茉莉酸水平升高导致负调控因子ScJAZ13降解,增强ScTT8和ScMYB12复合物的活性,促进黄酮醇的积累。
这些发现表明茉莉酸途径在冷适应中起着重要作用,表明它是培育耐寒性更强的荷荷巴品种的潜在目标。这项研究为制定将荷荷巴种植扩展到温带地区的策略提供了宝贵的见解。
该研究的通讯作者高飞博士表示:“我们的研究揭示了茉莉酸酯在增强荷荷巴抗寒性方面的关键作用。通过了解其中涉及的分子机制,我们可以制定策略来提高这种宝贵作物的抗寒能力。”
本研究成果可应用于培育耐寒荷荷巴品种,将其种植范围扩大至温带地区,不仅能提高荷荷巴产量,还能防止土地沙漠化,具有经济和生态双重效益。