李杏杂交种抗寒代谢通路解析：基于转录组与代谢组联合分析揭示关键调控机制

针对李杏杂交种(Prunus salicina × armeniaca)在寒冷地区栽培受限的产业难题，中国林业科学院非木质林产研究所团队通过整合生理学、转录组学和代谢组学方法，对比分析抗寒品种'味王'(WW)与冷敏品种'味帝'(WD)的低温响应机制。研究发现WW通过显著上调RFOs(棉子糖家族寡糖)合成通路关键基因(GOLS/RAFS)和转录因子(bHLH/ERF/NAC)，增强渗透调节与ROS清除能力，为果树抗寒育种提供新靶点。

　　

在新疆等寒冷地区，李杏杂交种(Prunus salicina × armeniaca)作为新兴特色果树常遭遇冬季冻害威胁，其经济栽培受到严重制约。尽管该杂交种兼具李子的风味与杏子的抗逆性，但关于其抗寒分子机制的系统研究仍属空白。传统研究多聚焦模式植物拟南芥的CBF依赖途径，而果树尤其是休眠期枝条的低温响应网络尚未阐明。

中国林业科学研究院非木质林产研究所的研究团队选择抗寒品种'味王'(WW)和冷敏品种'味帝'(WD)为材料，通过多组学联用策略揭示其抗寒机理。研究发现WW的低温半致死温度(LT₅₀)达-31.53°C，显著低于WD的-23.02°C，这种表型差异与RFOs代谢通路激活密切相关。相关成果发表在园艺学权威期刊《Scientia Horticulturae》上，为果树抗寒育种提供了新视角。

研究采用人工低温处理休眠枝条，通过测定相对电导率(REL)和丙二醛(MDA)等生理指标评估膜系统稳定性；结合Illumina NovaSeq 6000平台转录组测序和LC-MS/MS非靶向代谢组学技术，鉴定出2597个差异表达基因(DEGs)和316个差异代谢物(DAMs)；利用WGCNA构建基因共表达网络，筛选出与抗寒性状显著相关的蓝色模块；最后通过qPCR验证关键基因表达模式。

3.1 抗寒表型与生理差异

WW在-30°C处理6小时后，其REL增幅较WD低37%，同时积累更多可溶性糖(SS)和脯氨酸(Pro)。抗氧化酶(SOD/POD)活性维持在WD的1.8倍以上，有效抑制H₂O₂和MDA积累，证实其具有更强的渗透调节与氧化应激应对能力。

3.2 转录组特征分析

KEGG富集显示DEGs显著集中于"蔗糖代谢"和"植物激素信号转导"通路。值得注意的是，参与RFOs合成的半乳糖代谢通路基因(GOLS2/RAFS6)在WW中表达量是WD的4.3倍，这与代谢组检测到的棉子糖含量变化趋势一致。

3.3 代谢组动态变化

1882个代谢物中，21.89%属于脂类物质。抗寒品种WW持续富集ABC转运蛋白相关代谢物，其中棉子糖含量在处理6小时时达到WD的2.7倍，暗示其通过主动运输增强细胞保护。

3.5 转录因子调控网络

共鉴定252个差异表达转录因子(DE-TFs)，其中bHLH113和NAC2在WGCNA网络中与GOLS2共表达。这些TF可能通过结合RFOs合成基因启动子区的特殊顺式元件(如NAC结合的CATGTG motif)，形成级联调控网络。

讨论与结论

该研究首次揭示李杏杂交种通过"RFOs积累-膜稳定-ROS清除"三位一体的抗寒机制：1) 半乳糖代谢通路中GOLS2和RAFS6基因的协同上调，促使棉子糖含量增加3.2倍，有效维持细胞渗透平衡；2) bHLH/ERF/NAC转录因子家族构成核心调控模块；3) ABC转运蛋白促进保护性代谢物区室化分布。相比传统关注的CBF途径，该研究拓展了对果树非依赖CBF抗寒机制的认识，为分子标记辅助育种提供候选基因(GOLS2/NAC2等)，对寒地果树产业发展具有重要实践价值。