近日，安徽省農(nóng)科院經(jīng)作所煙草綠色高效栽培團(tuán)隊在《Industrial Crops and Products》期刊發(fā)表題為“Multiple omics insights into the regulatory networks of long-term chilled stress-induced early flowering and reduced yield in tobacco (Nicotiana tabacum cv. KRK26)”的研究成果。安徽省農(nóng)科院經(jīng)作所董慶副研究員為主要通訊作者，沈嘉副研究員、姜超強(qiáng)研究員及祖朝龍研究員對本研究作出重要貢獻(xiàn)。

該研究揭示長期低溫脅迫主要通過靶向低甲基化介導(dǎo)的表觀遺傳調(diào)控機(jī)制，激活開花相關(guān)基因表達(dá)，從而引發(fā)KRK26的早花反應(yīng)并造成產(chǎn)量損失，該過程伴隨轉(zhuǎn)錄重編程及活性氧（ROS）系統(tǒng)失衡。

該研究開展了為期兩年、涵蓋三個生態(tài)區(qū)及三個不同移栽期的田間試驗。結(jié)果表明，早移栽植株因遭受低溫脅迫，其生長發(fā)育受到顯著抑制，煙葉外觀品質(zhì)與感官品質(zhì)亦明顯下降。進(jìn)一步的定位試驗與溫室模擬實驗顯示，早移栽植株經(jīng)歷長時間低溫暴露（<10℃），表現(xiàn)出顯著矮化、提早抽薹以及一級煙葉產(chǎn)量顯著降低等特征。長期低溫脅迫破壞了細(xì)胞內(nèi)氧化還原穩(wěn)態(tài)，表現(xiàn)為谷胱甘肽含量減少、關(guān)鍵抗氧化酶（POD和MDHAR）活性下降，同時氧化型抗壞血酸衍生物（DHA和MDHA）積累增加。轉(zhuǎn)錄組分析顯示，細(xì)胞質(zhì)翻譯相關(guān)過程被下調(diào)，而晝夜節(jié)律調(diào)控通路和赤霉素代謝穩(wěn)態(tài)相關(guān)基因表達(dá)被激活。值得注意的是，全基因組甲基化測序（WGBS）結(jié)果顯示，在全局甲基化水平未發(fā)生顯著變化的情況下，多個關(guān)鍵基因的調(diào)控區(qū)域出現(xiàn)特異性低甲基化（主要集中在CpG/CHG位點），進(jìn)而導(dǎo)致年齡途徑中的關(guān)鍵開花調(diào)控基因NtSPL5a和NtAP1La發(fā)生轉(zhuǎn)錄激活。

長期低溫脅迫對煙生長影響機(jī)制的研究模型圖

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https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2025.122451