多omics 分析显示,Trifolium repens L. 的 CO_{2 增强耐受性提高,通过环境-植物-微生物组相互作用导致压力}

科学领域:

• 植物生理学 植物生理学
• 环境科学 环境科学
• 分子生物学分子生物学

背景情况:

• 大气中二氧化碳的上升会影响植物生理学,但其对金属应力耐受性的影响尚不清楚.
• 预测植物对高二氧化碳和金属应力的反应需要综合的多学科方法.

研究的目的:

• 为了研究二氧化碳的升高如何影响三叶草的耐受性,以应对 (Pb) 的压力.
• 阐明植物对eCO2和Pb压力的反应背后的分子和微生物机制.

主要方法:

• 从Trifolium中收集的根和根球土壤在环境和高CO2和压力下恢复.
• 根的生成转录基因数据和根球的微生物群数据.
• 进行了全面的多组学分析,包括加权的基因共同表达网络分析.

主要成果:

• 增加的二氧化碳显著促进了植物生长 (72-402%),并增加了芽Pb吸收 (79%).
• eCO2减少了Pb诱导的活性氧物种 (ROS) 积累,并激活了特定的防御通路,包括酸生物合成.
• 适应性转录网络的重新配置提高了能源效率,并优化了光合作用产品的利用.

结论:

• 升高的二氧化碳通过调节ROS水平,激活防御反应和重新配置代谢途径来提高植物对压力的耐受性.
• 一个涉及植物基因和根球微生物群的整体调节网络调节了植物适应eCO2和金属应力.
• 这些发现有助于在未来气候情景下了解植物与环境的相互作用.