沿海植物热干旱响应的种群差异:从代谢表型到植物形态和生长


发布时间:

2023-05-29

来源:

植物表型资讯

作者:

PhenoTrait

研究多逆境响应的种内变异对于预测和管理快速全球变化下野生植物种群动态具有重要意义。然而,它仍然是一个具有挑战性的目标,在这个领域整合知识的复杂生化基础的目标“非模式”物种。本研究通过FT-ICR-MS和UPLC-TQ-MS/MS结合综合植物表型分析和代谢分析,研究了北欧和南欧沙丘植物Cakile maritima种群在干旱和热联合响应方面的差异。

 

我们观察到种群起源在生长物候、叶片功能性状和防御化学(硫代葡萄糖苷、生物碱)方面存在显著的组成差异。最重要的是,南方植物在干旱条件下的生长减少程度较弱,这与可塑性生长反应(叶片脱落)的差异以及在植物非生物和生物胁迫响应中具有已知核心功能的初级和专门代谢物的调节有关。

 

研究表明,不同的选择已经形成了组成和干旱/热诱导的表达了许多形态和生化功能性状,以介导更高的非生物抗逆性在南方芦苇种群,并强调代谢组学可以是一个强大的工具,以探索机制基础的地方适应“非模式”物种。

 

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图1 实验设置概述。A)在全因子实验设计中,将4个南欧和4个北欧毛蚶种群的植物暴露在干旱和高温下。B)十天压力应用的气候设置。对照植株(D0,深蓝实线)每天上午补水至田间土壤容量的80%,而干旱暴露植株(D1,浅蓝虚线)只补水至30%。D1处理的所有植株在第4天都达到了田间容量的30%。温控植物(H0,深红色实线)受max。22°C和最小10°C,而热暴露的植物(H1,浅红色虚线)则承受最高温度。35°C和最低23°C的最后两天的应力应用。所有处理的植株均在标准化的日光照(灰面)条件下生长,日光照长度为15 h,最大光照时间为15 h。0.9 mmol/m²s,恒定VPD为0.85 +/0.15 kPa(灰色虚线)。植物繁殖阶段的气候条件与水和温度处理的控制条件(蓝色虚线和红色虚线)以及与处理无关的光和VPD制度相对应。叶材料代谢组学(M)采集的时间点和植物表型数据(P)采集的时间点用垂直箭头表示。

 

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图2 植物生长分析结果。

 

图3 多变量统计代谢组分析结果。

 

图4 目标统计代谢组分析结果.

 

 

来 源

Karin Schrieber, Svea Gluesing, Lisa Peters, Beke Eichert, Merle Althoff, Karin Schwarz, Alexandra Erfmeier, Tobias Demetrowitsch, Population divergence in heat and drought responses of a coastal plant: from metabolic phenotypes to plant morphology and growth, Journal of Experimental Botany, 2023;, erad147 

 

编辑

王春颖
 

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