γ-谷氨酰环转移酶是高山草甸植物Kobresia littledalei具有抗冻能力的关键基因

《Plant and Soil》：γ-glutamylcyclotransferase is a core gene coordinating freezing tolerance in the alpine meadow species Kobresia littledalei

　　

摘要

研究目的

本研究旨在通过探究Kobresia littledalei在逐渐降温环境下的生理与分子反应，阐明这种青藏高原高山草甸中优势物种的耐寒机制，该物种以其出色的耐寒性而闻名。

研究方法

我们结合了生理学分析与转录组学分析，系统研究K. littledalei在从16℃到-4℃的降温梯度下的反应变化。生理学评估包括检测抗氧化酶活性和渗透保护剂水平，而转录组学分析则涉及识别差异表达基因、进行加权基因共表达网络分析、蛋白质-蛋白质相互作用分析以及qRT-PCR验证。此外还进行了系统发育分析，以评估关键基因的保守性。

研究结果

逐渐降温引发了K. littledalei的显著生理变化，表现为抗氧化酶活性明显上升，渗透保护剂大量积累。转录组学分析显示，有857个差异表达基因与0℃处理相关，914个差异表达基因与-4℃处理相关。通过WGCNA、蛋白质-蛋白质相互作用分析及qRT-PCR分析，γ-谷氨酰环转移酶被确定为与耐寒性相关的候选核心基因。系统发育分析进一步表明，GGCT在包括莎草科物种在内的相关单子叶植物谱系中具有高度保守性。

研究结论

这些研究结果表明，GGCT可能作为连接上游转录调控与下游代谢反应的枢纽基因，从而协调K. littledalei的耐寒能力。本研究为了解高山植物的耐寒分子机制提供了新的见解。