Integration of Metabolome and Transcriptome Studies Reveals Flavonoids, Abscisic Acid, and Nitric Oxide Comodulating the Freezing Tolerance in Liriope spicata

脱落酸 代谢组 转录组 生物 代谢途径 代谢组学 生物化学 一氧化氮 WRKY蛋白质结构域 类黄酮生物合成 代谢物 类黄酮 新陈代谢 植物 抗氧化剂 基因 基因表达 生物信息学 内分泌学
作者
Zhen Peng,Ye Wang,Wen-Tian Zuo,Yuerong Gao,Runzhi Li,Chunxin Yu,Ziyan Liu,Yi Zheng,Yuan‐Yue Shen,Liu-Sheng Duan
出处
期刊:Frontiers in Plant Science [Frontiers Media SA]
卷期号:12 被引量:15
标识
DOI:10.3389/fpls.2021.764625
摘要

Liriope spicata is an evergreen perennial ornamental groundcover with a strong freezing tolerance. However, the molecular mechanism underlying the freezing tolerance in L. spicata remains unclear. In this study, a comprehensive investigation of L. spicata freezing tolerance was conducted at the levels of physiology and biochemistry, metabolite, and transcript during the stress treatment. There were 581 unique differentially expressed metabolites (DEMs) and 10,444 unique differentially expressed genes (DEGs) between freezing treatment and normal cultured plant in leaves. Integrated analysis of metabolomics and transcriptomics showed that flavonoid biosynthesis, carbohydrate metabolism, amino acid metabolism, lipid metabolism, and signal transduction pathways were prominently enriched in response to the freezing stress in L. spicata. Now, we identified genes and metabolites involved in the flavonoid pathway, abscisic acid (ABA) biosynthesis, and the oxidative synthesis pathway of nitric oxide (NO), which may form a regulatory network and play a synergistic effect in osmotic adjustment, reactive oxygen species (ROS) homeostasis, and stomatal closure under freezing stress. These results offer a comprehensive network of flavonoids, ABA, and NO comodulating the freezing tolerance in L. spicata.
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