外源亚硒酸钠影响银杏叶萜类合成的生理与分子机理

发布时间：2020-05-24 16:44

【摘要】：银杏(Ginkgo biloba.L)是银杏科银杏属落叶乔木,是我国特有的多用途经济林木,有“活化石”之称,是我国重点保护植物之一。银杏内酯类化合物是银杏叶中重要活性成分,具有极高的药用价值,在预防和治疗心脑血管疾病等具有良好疗效。硒(Selenium)是植物生长所需元素之一,具有刺激植物生长发育和提高作物产量及品质,在植物新陈代谢、生物抗氧化性及对环境胁迫的抗性上有一定的作用。并且,硒在植物体内还可与其他化合物发生相互作用,从而影响植物的生理机能。本试验以三年生银杏叶家佛手室内盆栽苗为试材,对银杏幼苗施加亚硒酸钠(Na2Se03),施硒方式为叶面喷洒和根部浇灌。并测定其部分生理指标,研究无机硒对银杏幼苗生长和生理方面的影响。进一步通过对银杏幼苗采用不同的施硒方式分析不同时间点硒对银杏的萜类化合物含量影响。并通过转录组和代谢组联合分析,探究外源亚硒酸钠处理后银杏叶内差异基因和代谢物差异,进一步通过对银杏萜类化合物合成的6个关键基因DXS、DXR、MECT、MECPs、HMGR、MVD 的表达分析,阐明亚硒酸钠如何影响萜类代谢相关基因表达变化调控萜类合成的机理。结果表明,不同外源无机硒施加方式对银杏幼苗的生理生长有一定影响。分析显示,叶面施硒对银杏叶可溶性糖含量有增加显著,后随时间变化,糖含量开始回落;而根部施硒则对银杏叶可溶性糖的影响并不明显,说明了银杏叶片对无机硒的生理响应程度大于根部。可溶性蛋白含量测定结果显示,在短时间内(1-3周),叶喷对银杏叶中可溶性蛋白的含量有显著地促进作用,而根浇组则有小幅度的降低,在随后的几周时间里,可溶性蛋白的含量相对对照组并无明显差异。在前期研究基础上,选取了萜类含量差异最大的实验组:叶施浓度为20 mg/mL(A组)和根施浓度为20 mg/pot(B组)做转录组测序,测序结果提交Nr,Nt,Pfam,KOG/COG,Swiss-prot,KEGG,GO 七大数据库,共注释有 142834 条 unigenes,平均长度为656bp。在KEGG、KEG数据库中注释的Unigene数量在25000条以下,其他数据库的注释数量则都超过40000条,在NR、NT和SwissPort数据库中的注释数甚至超过50000条。KOG数据进行比对结果显示成功注释到KOG的18671个unigenes分布于26个功能分类,其中涵盖最多的是翻译后修饰、蛋白质折叠和分子伴侣(14.97%),其次是翻译、核糖体结构和生物合成(12.4%),次生代谢物合成、运输和代谢(10.7%)。差异基因分析叶施组与对照组有4653个差异基因,根施组与对照组有2546个差异基因,而根施与叶施相比则只有394个差异表达基因。差异表达基因的KEGG富集分析结果显示,叶施组与对照组的差异基因主要是植物激素信号转导(Plant hormone signal transduction)、氨基酸与核苷酸糖代谢(Amino sugar and nucleotide sugar metabolism)以及淀粉与蔗糖代谢(Starchand sucrose metabolism),而处理组之间则无显著富集结果。其中,与萜类化合物合成相关通路主要有萜类骨架生物合成、倍半萜类和三萜类化合物的生物合成、单萜类生物合成、二萜类生物合成以及泛醌和其他萜类醌生物合成。代谢组检测共检测到到991个包括已知和未知的代谢物,其中检测到仅9种萜类化合物,分别为龙胆苦甙、玉米黄质酮、植物柏木烷C、玉米黄质、薯蓣皂苷、咖啡醇、桧萜、水稻二萜植保素和植物柏木烷D。通过对差异代谢物的筛选,对照组与叶施组之间共有315个差异代谢物,对照组与根施组之间共有324个差异代谢物,而处理组之间仅有154个差异代谢物,通过KEGG通路富集分析发现仅有二萜类生物合成这一条通路,并且与之相关的差异代谢物仅有赤霉素3和赤霉素7。通过对萜类化合物合成相关KEGG途径进行分析,筛选出6条候选基因。采用qRT-PCR对选取的候选差异基因进行验证,在用亚硒酸钠处理后的5周内相关酶基因(DXS、DXR、MECT、MECPs、HMGR、MVD)表达量均有明显的上调,在随后的几周表达量便会回落至对照组水平。本试验为外源亚硒酸钠调控银杏萜类合成生理及分子机理提供了较为全面的基因信息和代谢组数据,为硒处理条件下银杏分子调控机制的深入研究奠定理论基础。
【图文】：

研究发现还可以通过提高苗期油菜的脯氨酸含量来提高其抗逆性。适量的蛋氨酸硒处逡逑理干旱条件下黄瓜幼苗，结果显示其叶片ＭＤＡ含量、ＣＶ的产生速率和过氧化氢逡逑（Ｈ２Ｏ２）含量显著降低，叶片抗氧化酶（ＳＯＤ、ＰＯＤ、ＡＰＸ）活性提高，说明蛋氨酸逡逑硒对干旱胁迫下黄瓜幼苗的毒害有缓解作用［３（）］。逡逑１．２银杏萜类化合物及其合成关键酶简介逡逑１．２．１银杏萜类化合物逡逑目前，从银杏叶中分离出８个萜内酯类化合物，包括银杏内酯和白果内酯［３１】。银逡逑杏内酯分子是独特的十二碳骨架结构，嵌有一个叔丁基和六个五元环，包括一个螺壬逡逑烷，一个四氢呋喃环和三个内酯环。银杏内酯根据含有的羟基数目和羟基连接的位逡逑置不同分为银杏内酯Ａ邋（ＧＡ）、银杏内酯Ｂ邋（ＧＢ）、银杏内酯Ｃ邋（ＧＣ）、银杏内酯Ｍ逡逑（ＧＭ）、银杏内酯Ｊ邋（ＧＪ）、银杏内酯Ｋ邋（ＧＫ）和银杏内酯Ｌ邋（ＧＵ，是目前发现的逡逑为由具有叔丁基的天然化合物。白果内酯（ＢＢ）属于倍半萜内酯，其结构与银杏内逡逑酯类似，，从银杏叶片中分离出来［３２］（图１．１）。逡逑

（２－Ｃ－Ｍｅｔｈｙｌ－Ｄ－ｅｒｙｔｈｒｉｔｏＷ－ｐｈｏｓｐｈａｔｅ，ＭＥＰ／ＤＸＰ）途径［４１］。进一步有研究表明，在高逡逑等植物中，经典的ＭＶＡ途径在细胞质中合成倍半萜、留体及三萜化合物，而ＭＥＰ逡逑途径则在质体中完成半萜、单萜及二萜等化合物（图１．２）。逡逑４逡逑
【学位授予单位】：武汉轻工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S567.19

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本文编号：2678691