代谢组学和转录组学分析揭示了山核桃（Carya illinoinensis）种子萌发的潜在机制

《Horticulture, Environment, and Biotechnology》：Metabolome and transcriptome analyses unravel the potential mechanism of seed germination in pecan (Carya illinoinensis)

　　种子萌发通过ABA调控、代谢重编程及转录因子协同作用实现，火麻果中ABA合成基因（ZEP/NCED/AAO）表达下调，而CYP707A等分解代谢基因及PYL/PP2C/SnRK2信号通路基因上调，MYB/bHLH/ERF转录因子可能调控这些通路，L-谷氨酰胺、苯甲酸和木脂素等代谢物在萌发相关代谢网络中起关键枢纽作用。

　　

摘要

种子萌发是一个复杂的发育过程，受激素和代谢途径的调控。为了更好地理解山核桃种子萌发背后的分子机制，我们进行了转录组学和代谢组学的综合分析，比较了萌发种子和未萌发种子的差异。研究结果表明，伴随着激素信号传导、糖分转移以及储存物质的降解，种子发生了显著的转录变化和代谢重编程。参与ABA生物合成的关键基因（ZEP、NCED、AAO）的表达量下降，而与分解代谢（CYP707A）和信号转导（PYL、PP2C、SnRK2）相关的基因则表现出差异表达，这表明在萌发过程中ABA的水平及其响应受到了主动调节。MYB、bHLH和ERF家族的转录因子被确定为这些途径的潜在上游调控因子。通过对差异表达基因（DEGs）和差异代谢物（DEMs）之间的相关性分析，发现L-谷氨酰胺、苯甲酸和阿魏酸等代谢物可能是与种子萌发相关的代谢网络中的关键节点。这些发现表明，山核桃种子的萌发过程受到转录调控和代谢变化的紧密协调，尤其是ABA动态的调控。值得注意的是，我们的研究揭示了山核桃中ABA结合过程的调控机制以及转录因子之间的相互作用，突显了这种木本植物激素调控的独特性。本研究为了解木本植物种子萌发的调控网络提供了新的见解，并为提高山核桃的繁殖效率提供了分子基础。