升高的 CO₂ 通过重编程转录和代谢防御增强番茄对灰葡萄孢菌的耐受性

内容形式：摘要译文

大气 CO₂浓度预计将在未来几十年大幅升高，但其对调控植物免疫的分子机制所产生的影响仍知之甚少。在本研究中，我们通过整合表型组学、代谢组学、转录组学和基因调控网络（GRN）分析，研究了升高的 CO₂浓度（eCO₂；650 ppm）与升温（+5 °C）联合作用如何影响8个番茄品种对灰葡萄孢（*Botrytis cinerea*）的响应。尽管各品种在环境条件下表现出不同的感病性，但eCO₂在所有遗传背景中均一致增强了植株的耐受性。多组学分析显示，感染过程中转录响应与代谢响应之间存在部分解耦：与碳代谢相关的基因以及光合作用相关基因受到抑制，而源于碳代谢和氨基酸代谢的代谢物却发生积累。在eCO₂条件下，这种代谢紊乱得到缓解，使植株在感染过程中维持了代谢稳态。基因调控网络重构鉴定出一个保守的WRKY-ERF调控模块，该模块是生长与防御权衡的基础；而功能扰动实验表明，该模块对抗性的贡献同时取决于基因型和环境背景，凸显了基础防御机制的重要性。靶向代谢组学进一步表明，eCO₂促进形成一种代谢预激状态，其特征并非诱导型免疫反应的更强激活，而是结构性和化学性防御屏障的强化。综上，我们的研究表明，eCO₂条件下耐受性的增强源于调控网络与代谢网络的协调重组，为理解植物免疫以及提升未来气候情景下作物韧性提供了系统层面的理论框架。

关键词：升高二氧化碳 · 番茄抗病性 · 灰葡萄孢 · 植物免疫 · 多组学分析 · WRKY-ERF调控

原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.22.740109v1?rss=1