【摘要】：綠原酸是植物苯丙烷代謝途徑中的重要次生代謝產(chǎn)物之一,其含量與煙草品質(zhì)形成密切相關(guān),可提高煙株應(yīng)對(duì)逆境脅迫時(shí)的抗逆性和抗氧化性。在生產(chǎn)實(shí)踐中,打頂可以顯著提高煙葉綠原酸含量,但其調(diào)控機(jī)理尚未清楚。因此,明確其合成的調(diào)控機(jī)制,對(duì)于提高煙草品質(zhì)具有重要的意義。本研究以紅花大金元為試驗(yàn)材料,首先對(duì)正常打頂(現(xiàn)蕾后10 d打頂)煙株綠原酸生物合成途徑的關(guān)鍵前體物進(jìn)行靶向代謝組檢測(cè),結(jié)合MetaboAnalyst 4.0可視化在線軟件進(jìn)行代謝產(chǎn)物路徑分析。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析不同時(shí)期打頂后綠原酸代謝通路上合成與降解關(guān)鍵酶的活性以及相關(guān)基因的表達(dá)量,研究打頂后綠原酸生物合成積累的反應(yīng)類型及其在分子水平上的響應(yīng)。最后通過(guò)添加外源生長(zhǎng)素NAA和生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸抑制劑NPA,明確打頂后生長(zhǎng)素含量的變化對(duì)煙葉綠原酸合成積累的影響。為明確打頂誘導(dǎo)煙葉綠原酸合成積累的生理機(jī)制,定向調(diào)控?zé)煵葜芯G原酸的生物合成從而改善烤煙品質(zhì)提供參考。主要結(jié)果如下:1.通過(guò)靶向代謝組檢測(cè)到了13種苯丙烷代謝組分,與未打頂煙株相比,打頂處理煙葉中肉桂酸、對(duì)-香豆�？崴�、咖啡酸和綠原酸含量上升幅度較大,而L-苯丙氨酸、咖啡酰O-葡萄糖苷、香豆素含量則顯著下降,MetaboAnalyst分析表明這些物質(zhì)主要參與了16條代謝途徑,其中最主要的是苯丙烷代謝途徑。在打頂后第3 d時(shí),綠原酸合成途徑中的關(guān)鍵酶PAL、4CL、C4H、HQT和HCT活性顯著升高。進(jìn)一步分析表明打頂可能增強(qiáng)了苯丙烷途徑代謝向綠原酸合成支路中的轉(zhuǎn)化效率,而相應(yīng)的減弱了與綠原酸途徑存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的香豆素分支的流速。同時(shí)MetaboAnalyst分析表明打頂誘導(dǎo)煙葉綠原酸合成的關(guān)鍵代謝通路是在HCT的催化下生成對(duì)-香豆酰奎尼酸,隨后經(jīng)C3H羥基化作用生綠原酸。2.為了進(jìn)一步研究打頂誘導(dǎo)煙葉綠原酸合成積累的反應(yīng)類型,本研究分別在苗期和現(xiàn)蕾后10d進(jìn)行打頂處理,發(fā)現(xiàn)與同時(shí)期未打頂處理相比,苗期打頂處理的煙葉中綠原酸等多酚類物質(zhì)含量顯著降低,PAL、PPO和POD活性升高,4CL活性降低,PAL1、PAL4和4CL2表達(dá)量上調(diào),分別上調(diào)2.6、1.8和1.5倍;現(xiàn)蕾后10 d打頂處理的煙葉中綠原酸等多酚類物質(zhì)含量顯著升高,PAL、C4H、4CL和POD活性升高,PPO活性降低,PAL1表達(dá)量下調(diào)0.5倍。兩個(gè)時(shí)期打頂處理煙葉中PAL2、PAL3、C4H和4CL1表達(dá)量均上調(diào),苗期打頂分別上調(diào)2.6、2.7、3.9和4.7倍,現(xiàn)蕾后打頂分別上調(diào)3.5、2.8、2和1.8倍。以上結(jié)果表明,打頂誘導(dǎo)煙葉綠原酸等多酚生物合成與生育期有關(guān);并受PPO活性的調(diào)控。3.為明確打頂后生長(zhǎng)素含量的變化對(duì)煙葉綠原酸合成積累的影響,本試驗(yàn)研究了NAA和NPA處理后煙葉綠原酸與生長(zhǎng)素含量間的變化規(guī)律,分析了綠原酸合成和降解關(guān)鍵酶的活性。結(jié)果表明,苗期打頂后內(nèi)源IAA含量降低,綠原酸含量降低;現(xiàn)蕾后打頂煙葉IAA含量第3 d后呈降低趨勢(shì),綠原酸變化規(guī)律與之相同。通過(guò)NAA和NPA回補(bǔ)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),打頂處理和NPA處理煙葉中內(nèi)源IAA含量降低,POD和PPO活性升高,綠原酸含量降低;打頂+NAA處理煙葉中IAA含量升高,POD和PPO活性降低,綠原酸含量升高。與未打頂處理相比,其他幾個(gè)處理PAL、4CL、C4H、C3H和HQT活性升高。綜上所述,打頂后綠原酸含量與煙葉生長(zhǎng)素含量變化密切相關(guān),并受POD和PPO活性調(diào)控。
【圖文】：

圖 1.1 綠原酸的結(jié)構(gòu)式Fig.1.1 The structure of chlorogenic acid1.4 煙草綠原酸生物合成研究進(jìn)展.4.1 煙草綠原酸生物合成途徑綠原酸是咖啡酸與奎尼酸的反應(yīng)產(chǎn)物。煙草中，綠原酸主要在葉片中合成（Z958）。目前，普遍認(rèn)為綠原酸的生物合成主要有兩條途徑：第一條是在 HCT 的催-香豆�？崴幔S后經(jīng) C3H 羥基化作用生綠原酸（Niggeweg et al，2005）（圖二條是咖啡酰苷作物活性中間體與奎寧酸酯交換生產(chǎn)綠原酸（Villegas et al，198）。也有報(bào)道認(rèn)為存在第三條可能的途徑，即 HQT 催化咖啡酰輔酶 A 和奎尼酸通成綠原酸（Ulbrich et al，1979）（圖 1.2，，3）。

技術(shù)路線圖
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S572

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2659423