赖氨酸生物合成受损通过代谢和转录重编程塑造拟南芥的热胁迫驯化

全球变暖正在增加高温事件的发生频率和强度，从而限制植物的生产力。然而，整合初级代谢与热胁迫响应的分子机制仍知之甚少。在本研究中，我们表明，赖氨酸生物合成有助于协调拟南芥（Arabidopsis thaliana）对热胁迫的生理、代谢和转录响应。我们比较了野生型、赖氨酸生物合成突变体dapat，以及水杨酸（SA）生物合成和信号传导突变体sid2-1与npr1-3在持续增温（较对照升高6°C并持续7天）和热激（38°C处理6小时）及随后恢复过程中的表现。我们评估了植株生长、气体交换、光合性能、游离SA、水杨酸葡萄糖苷（SAG）、水杨酸葡萄糖酯（SGE）和总SA含量、初级代谢物谱、热胁迫响应基因表达，以及通过RNA测序获得的全转录组变化。 在热胁迫发生前，dapat突变体呈现出 distinct 的代谢状态，其特征包括氨基酸积累、有机酸谱改变、可溶性糖减少以及内源SA水平升高。在持续增温期间，这种代谢构型得以维持，而野生型和SA通路突变体则经历了更为动态的代谢重编程。相比之下，热激在不同基因型之间诱导了更趋一致的响应。尽管dapat突变体的基础光系统II（PSII）效率降低，但其在持续增温期间仍能维持光合性能，并在胁迫后恢复。然而，其转录响应不同于野生型和SA通路突变体：部分热响应基因呈组成性表达或表达增强，而一些经典热胁迫调控因子在热激后的诱导程度较弱。RNA测序进一步揭示，核心热激响应总体上较为保守，但防御、激素和氨基酸代谢程序的调控具有基因型依赖性，尤其是在恢复阶段。 综上，这些结果表明，DAPAT活性受损会建立一种代谢预激活但能量受限的状态，从而重塑气体交换、光合驯化以及热响应性转录。由此，赖氨酸稳态成为连接初级代谢和SA积累，并协调SA依赖性与SA非依赖性热胁迫驯化组分的重要调控节点。

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Wagner L Araujo

doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.07.749967

Debora Goncalves Gouveia 1 维索萨联邦大学；

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发布于 2026 年 9 月 11 日。

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2026.09.07.749967；

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2026.09.07.749967；

doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.07.749967

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.07.749967v1?rss=1

🏷️ 拟南芥 赖氨酸生物合成 热胁迫驯化 代谢重编程 转录重编程 水杨酸信号