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种植的枇杷不抗冻？那是没用对EjFAD8调控技术

来源：花匠小妙招时间：2025-10-17 00:26

枇杷是原产于中国西南部的常绿果树，在中国已经有2200多年的栽培历史，枇杷果实酸甜多汁，富有营养，具有很高的商业价值，枇杷原产于湿热的亚热带地区，其生长发育受到气候环境的影响，对低温非常敏感。

枇杷与其他果树的不同之处在于其物候期为一般秋冬季节开花坐果，所以其花和幼果的发育就极易受到低温胁迫的影响，从而导致产量的降低，因此选育出耐寒的枇杷品种是枇杷育种的重要目标之一。

那么在本次研究中，将要了解EjFAD8对调控枇杷脂质代谢以及抗寒性，可对枇杷生产过程中的影响！

枇杷耐寒研究现状

枇杷原产于湿热的亚热带地区，其生长发育受气候环境的影响，对低温非常敏感。枇杷与其他果树不同的是，它的物候期是秋冬季节开花坐果，所以其花器官和幼果的发育及其容易受到低温的影响，从而导致产量的降低。

并且随着近年来极端气候的增加，低温也成为了植物最常见的胁迫因子之一，冷害和冻害极大的影响了植物的生长和发育，在2016年，中国大约有90%的枇杷种植地区受到了寒潮的影响，导致了产量的大幅减少，甚至有的地区几乎没有收获到任何材料。

冻害严重的影响了农民的经济利益，已成为全国乃至全世界许多作物生产地区可持续发展的主要制约因，目前，学者们针对枇杷耐寒性方面的研究还主要集中在低温对枇杷叶片器官结构的影响以及对叶片生理生化活性的影响这两个方面。

在低温下，枇杷叶片中叶绿体发生膨胀，扭曲变形，叶绿体被膜消失；线粒体数量增加数倍，嵴状体消失，内部瓦解，且细胞壁结构也发生了明显的破坏。枇杷叶片细胞结构在受到破坏的同时，其丙二醛含量、脯氨酸以及清除活性氧的保护酶活性均发生了上升。

因此，选育出耐低温的枇杷材料是枇杷产业发展的关键。但目前，关于枇杷低温下耐寒性的分子调控机制的研究较少，并且大多关于枇杷低温的研究都是对枇杷果实在低温储藏方面的研究，对枇杷株系进行低温研究的报道很少。

低温胁迫对不同倍性枇杷的影响

为了了解三倍体枇杷耐寒性强于其亲本二倍体和四倍体的原因，我们对不同倍性枇杷在低温处理前后的叶片进行了采样，随后进行了转录组测序分析。我们分析了不同倍性枇杷在受到低温胁迫后其脂质代谢相关的差异表达基因。

枇杷叶片脂质代谢相关的差异表达基因中，一些显著上调的差异表达基因参与了其在受到低温胁迫后的脂质代谢途径。暴露在低温下之后，在PC和TAG从头合成途径中，只有编码甘油3-磷酸酰基转移酶的基因GPAT6和编码PA磷酸酶的基因PAH1在不同倍性枇杷中是上调的。GPAT6在四倍体枇杷中上调最显著（LOG2FC=4.55），而PAH1则在二倍体和三倍体枇杷中上调显著。

在“PC周转和DAG形成”过程中，发现在低温下，编码磷脂酶A的基因PLA2,编码非特异性磷脂酶C的基因NPC2以及编码二酰甘油激酶的基因DGK2在不同倍性枇杷中都呈上调趋势，但是二倍体，三倍体和四倍体之间的差异不显著。

而在半乳糖脂合成途径中，编码磺胺喹啉二酰基甘油合酶的基因SQD2和编码二乙酰二酰基甘油合酶的基因DGD2在不同倍性枇杷中都上调，但DGD2在四倍体枇杷中没有明显上调。在脂肪酸的去饱和以及合成过程中，低温下编码脂肪酸去饱和酶的基因FAD7以及FAD8都在不同倍性的枇杷中出现了显著的上调。

然而FAD7在三倍体枇杷中的上调与二倍体和四倍体枇杷相比并不显著。但是FAD8在三倍体枇杷（LOG2FC=4.28）中的上调是远高于二倍体（LOG2FC=2.01）和四倍体（LOG2FC=2.76）的。基于对转录组学数据以及前人文献的研究，绘制了示意图，揭示了低温胁迫下不同倍性枇杷叶片的脂质基因代谢网络，并用彩色热图标记了脂质代谢相关基因在不同倍性枇杷中低温下的表达变化。

如图所示，在叶绿体外膜以及叶绿体内膜中，只有FAD7和FAD8是随着温度的下降而显著上调的，其中，FAD8在三倍体中上调幅度明显高于二倍体和四倍体。因此我们初步推断FAD8在三倍体枇杷抵御低温的过程中起到了重要的作用。

通过转录组数据可以知道EjFAD8基因在三倍体枇杷中响应低温。随后，通过qPCR分析了EjFAD8在低温下不同倍性枇杷中的表达，发现二倍体、三倍体和四倍体枇杷在0°C时表达量明显增加，但最显着上调的是三倍体，其次是四倍体。由此可见，EjFAD8可能与三倍体枇杷的耐低温性呈正相关。

EjFAD8基因在枇杷响应低温中起到重要作用

在本项研究中，对三种枇杷株系进行了-3℃的低温处理，并分别取了处理前后的叶片进行了转录组学测序分析以及脂质组学测序分析。随后对转录组学测序结果以及脂质组学测序结果相结合，从而找出了在三倍体枇杷响应低温的差异表达基因EjFAD8，并根据转录组数据和过去前人的研究绘制了示意图，揭示了低温胁迫下不同倍性枇杷叶片的脂质基因代谢网络。

转录组学数据表明了EjFAD8是在低温下的脂质代谢中三倍体枇杷上调最显著的基因之一，对脂质数据的分析也证实，三倍体枇杷中来自EjFAD8代谢的脂质（MGDG、DGDG、SQDG和PG）明显较多。

为了证实转录组数据，通过对不同倍性枇杷叶片低温处理后的表达量数据也表明了EjFAD8在三倍体处于低温环境下显著的上调。在对转基因拟南芥叶片的qPCR分析也证明了EjFAD8在低温下会发生明显的上调。这些结果，结合上述转录组数据以及脂质组数据，使我们推断出EjFAD8在提高三倍体枇杷的低温耐受性方面起着重要作用。

EjFAD8基因对植物耐寒性的影响

FAD8蛋白对叶绿体中的18:2脂肪酸链具有高度特异性。此外，FAD8蛋白对低温有反应，在许多植物物种中，FAD8基因都被检测出在低温下转录水平发生显著的上调，因此在低温下其作为脂肪酸去饱和酶的功能更好。

为了验证EjFAD8在拟南芥中的作用，我们随后分析了拟南芥的脂质数据。发现在低温下，转基因拟南芥中18：3脂肪酸的增幅高于野生型。而且可以看出，SQDG中的不饱和脂肪酸含量明显更高。基于过去的研究说明了FAD8对PG的偏好，我们假设FAD8也对SQDG有偏好。

随后我们通过qPCR对拟南芥中参与不饱和脂肪酸合成的基因进行了量化，并观察到与不饱和脂肪酸合成有关的基因在暴露于低温后，转基因植物的表达量几乎总是高于野生型。这项研究对EjFAD8蛋白在脂质代谢中发挥的作用有了更深入的了解。叶绿体在低温胁迫下可以产生大量的活性氧，一旦积累过量就会导致氧化应激和细胞死亡。

在研究中我们发现，与野生型相比，转基因品系对低温有更好的耐受性。用DAB和NBT对叶片进行ROS染色也表明，转基因植物的叶片积累的活性氧明显少于野生型。本次研究通过VIGS技术对枇杷中的EjFAD8基因进行了沉默，并与未沉默该基因的枇杷株系做对照进行低温处理。

可以看出EjFAD8基因沉默的枇杷株系在低温下有更多的基因下调，且富集分析表明大量基因富集在了响应胁迫的功能方面。因此我们推断EjFAD8在枇杷中的沉默导致枇杷对低温的耐受性降低。

总之，我们的研究结果表明，EjFAD8是一个非常有用的基因，它在枇杷抵抗低温侵害方面起着非常重要的作用。它通过增加叶绿体SQDG中18：3不饱和脂肪酸的含量和提高低温反应基因的表达，增强了植物的低温耐受性。同时，EjFAD8通过参与ICE-CBF-COR的途径和对ROS的调控，使三倍体枇杷保持了光合作用的稳定性以及较好的抗逆性。该研究还为枇杷的分子标记和分子育种提供了新的启示。

结论

本研究主要通过对B431、GZ23以及B431×GZ23这三种枇杷株系进行-3℃的低温处理，并随后对处理前后的枇杷叶片进行了转录组学以及脂质组学的分析，从中找到了差异表达基因EjFAD8。我们通过克隆该基因并且将该基因转化到拟南芥中进行了一系列的验证。

除了在拟南芥中验证外，还将在烟草中验证该基因的定位以及通过VIGS技术沉默了枇杷中的该基因。在低温胁迫下，转录组数据中EjFAD8在三倍体中是上调最为显著的，脂质数据也显示与EjFAD8相关的脂质在三倍体中上调最为明显，可以看出EjFAD8确实是三倍体枇杷在抵御低温过程中的关键基因。