“ 2025年8月，Scientia Horticulturae 杂志发表了一篇题为“Integrative transcriptome and metabolome analysis reveals mechanisms underlying cold tolerance in Prunus salicina × armeniaca”的转录组-代谢组联合分析文章。”

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研究背景

杏黄李（Prunus salicina × armeniaca）是李与杏的种间杂交果树，兼具优良风味与经济价值，主栽于中国新疆等冬季严寒地区。频繁的极端低温事件严重限制其产业发展。然而，作为一种新兴果树，其抗寒分子机制尚不清楚。该研究以耐寒品种‘Weiwang’（WW）和冷敏感品种‘Weidi’（WD）为材料，整合生理、转录组与代谢组手段，系统解析其冷冻胁迫响应机制。

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分析结果

01. 实验设计

研究采集一年生休眠枝条，在−30°C下分别处理0 h、1 h、6 h和12 h。基于半致死温度（LT₅₀：WW为−31.53°C，WD为−23.02°C），选取0 h和6 h进行多组学分析。每个处理设置3个生物学重复用于转录组测序，6个重复用于代谢组检测。

02. 生理分析

生理指标测定显示，耐寒品种WW在冷冻胁迫下表现出更强的适应能力：其可溶性糖（SS）显著高于WD；同时，H₂O₂和MDA含量保持稳定，而WD中持续上升，表明WW膜系统损伤更轻；此外，WW的SOD和POD活性显著更高，说明其具有更强的活性氧（ROS）清除能力。这些结果共同表明，WW通过高效的渗透调节与抗氧化防御体系增强抗寒性。

03. 转录组分析

通过对WW和WD在不同时间点的冷冻处理下的转录组分析，研究人员共鉴定了26,275个转录本，并确定了2597个差异表达基因（DEGs）。这些DEGs显著富集于如蔗糖与淀粉代谢、植物激素信号传导等通路中。特别是，半乳糖代谢途径中的关键基因GOLS和RAFS的上调被认为对抗寒性至关重要。

04.代谢组分析

代谢组学分析显示，在WW中，棉子糖家族寡糖（RFOs）前体物质（如半乳糖醇、棉子糖）的积累量显著高于WD。此外，代谢物分析还揭示了ABC转运蛋白、氨基酸生物合成等通路的重要性，尤其是在抗寒反应过程中。

05.转录组代谢组联合分析

联合分析锁定“半乳糖代谢”为核心通路。该通路中6种差异代谢物均参与RFOs的合成。除水苏糖（stachyose）外，其余RFOs前体在WW中显著高于WD。同时，关键合成基因GOLS（半乳糖醇合酶）和RAFS（棉子糖合酶）在WW中显著上调。结果表明，RFOs合成通路通过增强渗透调节与膜保护作用，是杏黄李抵御冷冻胁迫的核心机制之一。

06.转录因子分析

总共鉴定出了252个差异表达的转录因子（DE-TFs），包括bHLH、ERF和NAC家族成员。这些转录因子可能通过调控萜类化合物合成相关基因的表达来影响植物的抗寒性。

07.WGCNA分析析

利用加权基因共表达网络分析（WGCNA），研究人员将所有DEGs分为了六个模块，其中蓝色模块显示出与渗透调节物质（如脯氨酸、可溶性糖）、棉子糖等性状的高度相关性。进一步的分析表明，GOLS2.1、GOLS2.2、bHLH113、NAC2和C3H1等基因可能是调控杏黄李抗寒性的关键hub基因。

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总结

通过整合生理、转录组和代谢组分析，该研究不仅明确了RFOs合成路径在杏黄李抗寒性中的核心作用，而且还发现了多个参与抗寒响应的转录因子。这些发现为进一步的功能验证提供了宝贵的候选基因资源，并为未来通过标记辅助选择或基因工程提高杏黄李的抗寒能力奠定了基础。