近日，中国热科院椰子研究所在椰子应对钾胁迫研究方面取得新进展，该研究阐述了椰子在低钾胁迫下的应答机理，鉴定了参与低钾应答的主要信号通路及其富集，以及构建影响生理的代谢途径网络图谱。研究结果将为椰子低钾胁迫的应答与适应提供重要的理论基础，为椰子高效利用钾基因型的品种的创制和培育奠定基础。
椰子（Cocos nucifera L.）是一种重要的热带果树和油料作物。钾对椰子生长、产量、品质影响很大，据研究表明椰子在生长过程需钾量很大，椰子植株含钾量很高，尤其是椰子水钾含量特别高，在椰子生长发育中，钾元素对椰子产量、品质、各种生理调控起着非常重要地位和生理功能。目前，缺钾已经成为制约椰子种植产量的重要因素，使得对椰子钾营养吸收的分子机制的研究工作变得非常迫切。然而，钾缺乏对椰子幼苗生物量及生理的影响以及椰子对钾缺乏的应答的分子机制尚未清楚。因此，本研究开展椰子应对低钾胁迫的机理研究。
研究表明缺钾胁迫显著降低了椰子幼苗的株高、生物量、SPAD，以及K含量、可溶性蛋白、粗脂肪和可溶性糖含量。在缺钾条件下，椰子幼苗叶片丙二醛含量显著增加，脯氨酸（Pro）含量显著降低。超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性显著降低。生长素、赤霉素和玉米素等内源激素含量显著降低，而脱落酸含量显著增加。 RNA测序结果表明，与对照相比，钾缺乏的椰子幼苗叶片中有1003个差异表达基因（DEG）。GO分析表明，这些DEG主要与“膜的组成部分”、“质膜”、“细胞核”、“转录因子活性”、“序列特异性DNA结合”和“蛋白激酶活性”有关。KEGG的通路分析表明，DEG主要参与“MAPK信号通路植物”、“植物激素信号转导”、“淀粉和蔗糖代谢”、“植株-病原体相互作用”、“ABC转运蛋白”和“甘油磷脂代谢”，在钾缺乏的椰子幼苗中，胺、有机酸、氨基酸和类黄酮通常下调，而与酚酸、核酸、糖和生物碱相关的代谢产物大多上调。因此，椰子幼苗通过调节信号转导途径、初级和次级代谢以及植物-病原体相互作用来响应钾缺乏胁迫。
这项研究证实了钾对椰子生产的重要性，并为椰子幼苗对钾缺乏的应答提供了更深入的理解，为提高椰子树的钾利用效率提供了基础。
相关研究结果以“Integrated Transcriptomic and metabolomic Analyses Reveal Key metabolic Pathways in Response to Potassium Deficiency in Coconut （Cocos nucifera L. ） Seedlings”为题发表于《Frontiers inPlant Science》。中国热科院椰子所副研究员卢丽兰为第一作者，副研究员陈思婷为共同第一作者，椰子所研究员杨耀东为通讯作者。该研究得到了海南省自然科学基金高层次人才项目、海南省自然科学基金创新团队项目和海南省重大科技支撑计划项目的资助。
论文链接：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2023.1112264/full
