谷子12种黄酮类代谢物合成通路分析

发布时间：2021-09-17 16:34

　　[目的]谷子营养丰富,其保健功能也日益受到消费者的重视。黄酮类次生代谢物多数具有抗炎、镇痛等药理活性,谷子中的黄酮类物质可能与胃功效有关。然而,谷子中黄酮类物质代谢途径缺乏研究,不利于发掘谷子特色功能成分及相关基因。[方法]本研究采用液相色谱-质谱联用广泛靶向代谢组技术,测定谷子不同品种成熟后籽粒黄酮类代谢组。通过phytozome数据库检索谷子黄酮代谢物上一步合成的关键酶基因,对不同品种、不同时期转录组数据及代谢组数据进行通路热图分析。[结果]通过对黄酮类代谢分析,揭示了其在谷子不同品种籽粒中的积累差异。本研究对12种黄酮类代谢物的合成通路进行分析,发现不同谷子品种间黄酮代谢物的差异基本上与其上游合成酶的表达差异一致,初步确定了15个关键基因;柚皮苷查尔酮和柚皮苷是含量最高的黄酮代谢物。[结论]本研究结果为深入探索谷子籽粒黄酮生物合成途径奠定了基础。 

【文章来源】：山西农业大学学报(自然科学版). 2020,40(04)北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

黄腐醇的代谢图和热图

从图1可见，代谢通路图中有10个关键基因，除异樱花亭，其余5个黄酮代谢物在晋谷21中的含量要高于牛毛白。柚皮苷查尔酮是代谢通路中的第一个生成物，促使晋谷21柚皮苷查尔酮含量高于牛毛白的关键基因有Seita.9G142900、Seita.8G139300；柚皮苷查尔酮通过E5.5.1.6酶作用下生成柚皮苷，该过程中促使晋谷21灌浆后期籽粒柚皮苷含量高于牛毛白的关键基因有Seita.8G013300。之后柚皮苷分别在E2.1.1.231酶和E1.14.20.5的作用下生成异樱花亭和芹菜素，其中促使牛毛白灌浆后期籽粒异樱花亭含量高于晋谷21、晋谷21灌浆后期籽粒芹菜素含量高于牛毛白的关键基因分别是Seita.1G045400;Seita.3G026900、Seita.9G342600、Seita.9G561700；而后芹菜素经由CYP75A酶生成木犀草素，在此过程中使晋谷21灌浆后期籽粒木犀草素含量高于牛毛白的关键基因有Seita.9G393400；木犀草素在O-methyltransferase酶的作用下生成金圣草（黄）素，促使晋谷21灌浆后期籽粒金圣草（黄）素含量高于牛毛白的关键基因有Seita.7G073700、Seita.9G374200。除此之外，从代谢通路图中还可以看出：优质品种晋谷21中多数基因的表达量显著高于品质较差的牛毛白，具有抗氧化、抗炎、调节脂肪等作用的柚皮苷查尔酮[19]和具降血脂、镇静、抗氧化、抗肿瘤的柚皮苷[20]是6个黄酮代谢物中含量较高的2个物质。2.2 三叶豆甙的生成

三叶豆甙为黄酮醇类别的一种物质，由山奈酚通过E2.4.1.234酶生成。从图2可以看出，晋谷21的灌浆后期籽粒中该物质的含量明显高于牛毛白，从基因表达热图中可以看出各组织中低表达或不表达的基因较多，如Seita.1G124800、Seita.7G318900、Seita.3G189600、Seita.1G124900、Seita.6G104300、Seita.9G389900等基因。Seita.1G125200除在旗叶、出苗30 d后的倒2叶与根中表达较高外，其余组织中表达都低；Seita.1G041600基因在授粉期及灌浆期穗与旗叶中表达较高，其余组织中表达均低且相差无几；Seita.5G127500、Seita.1G057100、Seita.9G086800、Seita.5G308400、Seita.4G082500等基因表达较高，其中Seita.5G127500表达具有组织特异性，除在根中不表达外，在晋谷21与牛毛白灌浆期籽粒中表达也较低，在其余组织中表达均较高；Seita.1G057100在晋谷21与牛毛白籽粒中表达显著高于其他基因在籽粒中的表达，且在晋谷21中表达量明显高于牛毛白。此外，Seita.2G275500、Seita.2G419800、Seita.9G086800、Seita.4G228200等4个基因在晋谷21灌浆后期籽粒的表达略高于牛毛白；Seita.1G057100在晋谷21中籽粒表达量明显高于牛毛白，该基因可能是决定晋谷21灌浆后期籽粒中三叶豆甙含量明显高于牛毛白的主效基因。2.3 花翠素3-O-葡萄糖苷的生成

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]谷子SiASR4基因参与植物响应干旱和盐胁迫的功能研究[D]. 李建锐.中国农业大学 2018

硕士论文
[1]蒲公英总黄酮对香烟烟雾所致慢性阻塞性肺疾病的抗氧化损伤作用及机制研究[D]. 陈芳.吉林大学 2018
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本文编号：3399107