[目的]谷子營養(yǎng)豐富,其保健功能也日益受到消費者的重視。黃酮類次生代謝物多數(shù)具有抗炎、鎮(zhèn)痛等藥理活性,谷子中的黃酮類物質(zhì)可能與胃功效有關(guān)。然而,谷子中黃酮類物質(zhì)代謝途徑缺乏研究,不利于發(fā)掘谷子特色功能成分及相關(guān)基因。[方法]本研究采用液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用廣泛靶向代謝組技術(shù),測定谷子不同品種成熟后籽粒黃酮類代謝組。通過phytozome數(shù)據(jù)庫檢索谷子黃酮代謝物上一步合成的關(guān)鍵酶基因,對不同品種、不同時期轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)及代謝組數(shù)據(jù)進行通路熱圖分析。[結(jié)果]通過對黃酮類代謝分析,揭示了其在谷子不同品種籽粒中的積累差異。本研究對12種黃酮類代謝物的合成通路進行分析,發(fā)現(xiàn)不同谷子品種間黃酮代謝物的差異基本上與其上游合成酶的表達差異一致,初步確定了15個關(guān)鍵基因;柚皮苷查爾酮和柚皮苷是含量最高的黃酮代謝物。[結(jié)論]本研究結(jié)果為深入探索谷子籽粒黃酮生物合成途徑奠定了基礎(chǔ)。 

【文章來源】：山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2020,40(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

黃腐醇的代謝圖和熱圖

從圖1可見，代謝通路圖中有10個關(guān)鍵基因，除異櫻花亭，其余5個黃酮代謝物在晉谷21中的含量要高于牛毛白。柚皮苷查爾酮是代謝通路中的第一個生成物，促使晉谷21柚皮苷查爾酮含量高于牛毛白的關(guān)鍵基因有Seita.9G142900、Seita.8G139300；柚皮苷查爾酮通過E5.5.1.6酶作用下生成柚皮苷，該過程中促使晉谷21灌漿后期籽粒柚皮苷含量高于牛毛白的關(guān)鍵基因有Seita.8G013300。之后柚皮苷分別在E2.1.1.231酶和E1.14.20.5的作用下生成異櫻花亭和芹菜素，其中促使牛毛白灌漿后期籽粒異櫻花亭含量高于晉谷21、晉谷21灌漿后期籽粒芹菜素含量高于牛毛白的關(guān)鍵基因分別是Seita.1G045400;Seita.3G026900、Seita.9G342600、Seita.9G561700；而后芹菜素經(jīng)由CYP75A酶生成木犀草素，在此過程中使晉谷21灌漿后期籽粒木犀草素含量高于牛毛白的關(guān)鍵基因有Seita.9G393400；木犀草素在O-methyltransferase酶的作用下生成金圣草（黃）素，促使晉谷21灌漿后期籽粒金圣草（黃）素含量高于牛毛白的關(guān)鍵基因有Seita.7G073700、Seita.9G374200。除此之外，從代謝通路圖中還可以看出：優(yōu)質(zhì)品種晉谷21中多數(shù)基因的表達量顯著高于品質(zhì)較差的牛毛白，具有抗氧化、抗炎、調(diào)節(jié)脂肪等作用的柚皮苷查爾酮[19]和具降血脂、鎮(zhèn)靜、抗氧化、抗腫瘤的柚皮苷[20]是6個黃酮代謝物中含量較高的2個物質(zhì)。2.2 三葉豆甙的生成

三葉豆甙為黃酮醇類別的一種物質(zhì)，由山奈酚通過E2.4.1.234酶生成。從圖2可以看出，晉谷21的灌漿后期籽粒中該物質(zhì)的含量明顯高于牛毛白，從基因表達熱圖中可以看出各組織中低表達或不表達的基因較多，如Seita.1G124800、Seita.7G318900、Seita.3G189600、Seita.1G124900、Seita.6G104300、Seita.9G389900等基因。Seita.1G125200除在旗葉、出苗30 d后的倒2葉與根中表達較高外，其余組織中表達都低；Seita.1G041600基因在授粉期及灌漿期穗與旗葉中表達較高，其余組織中表達均低且相差無幾；Seita.5G127500、Seita.1G057100、Seita.9G086800、Seita.5G308400、Seita.4G082500等基因表達較高，其中Seita.5G127500表達具有組織特異性，除在根中不表達外，在晉谷21與牛毛白灌漿期籽粒中表達也較低，在其余組織中表達均較高；Seita.1G057100在晉谷21與牛毛白籽粒中表達顯著高于其他基因在籽粒中的表達，且在晉谷21中表達量明顯高于牛毛白。此外，Seita.2G275500、Seita.2G419800、Seita.9G086800、Seita.4G228200等4個基因在晉谷21灌漿后期籽粒的表達略高于牛毛白；Seita.1G057100在晉谷21中籽粒表達量明顯高于牛毛白，該基因可能是決定晉谷21灌漿后期籽粒中三葉豆甙含量明顯高于牛毛白的主效基因。2.3 花翠素3-O-葡萄糖苷的生成

【參考文獻】：
期刊論文
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[2]山西省谷子病蟲害綠色防控技術(shù)[J]. 劉湘瓊.  農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備. 2019(03)
[3]不同品種谷子營養(yǎng)成分及功能活性成分差異化分析[J]. 鄭楠楠,綦文濤,王春玲,贠婷婷,幺楊,任貴興.  糧油食品科技. 2018(02)
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[5]晉谷21號優(yōu)良品質(zhì)的分析與研究[J]. 史更生,史關(guān)燕,史宏,陳瑛.  雜糧作物. 2001(04)

博士論文
[1]谷子SiASR4基因參與植物響應(yīng)干旱和鹽脅迫的功能研究[D]. 李建銳.中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 2018

碩士論文
[1]蒲公英總黃酮對香煙煙霧所致慢性阻塞性肺疾病的抗氧化損傷作用及機制研究[D]. 陳芳.吉林大學(xué) 2018
[2]異戊烯基黃酮和黃酮胺烷基衍生物的合成與生物活性研究[D]. 閆莉莉.湖南大學(xué) 2017
[3]谷子種質(zhì)資源抗旱性評價[D]. 張文英.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2014



本文編號：3399107