東農(nóng)冬麥1號響應(yīng)低溫脅迫的比較代謝組學(xué)研究.pdf

1、代謝組學(xué)分析是目前針對生物個體的代謝產(chǎn)物分析最有效的方法之一。本研究旨在探討冬小麥東農(nóng)冬麥1號在低溫生長條件下的代謝變化，為此采用目前較為先進的GC-TOF/MS檢測技術(shù)，對大田種植的冬小麥東農(nóng)冬麥1號在5℃、-10℃、-25℃下的分蘗節(jié)進行了代謝物質(zhì)的測定，根據(jù)SIMCA軟件得到的數(shù)據(jù)降維結(jié)果，挑選出主要代謝產(chǎn)物。通過代謝物質(zhì)的鑒定可以初步為我們展現(xiàn)冬小麥東農(nóng)冬麥1號適應(yīng)低溫的代謝調(diào)節(jié)機制，為了使鑒定結(jié)果更具說服力，對GC-TOF/M

2、S檢測的部分代表性代謝產(chǎn)物采取了生物學(xué)角度驗證，主要是參考各溫度的比對結(jié)果，選定差異顯著代謝通路中的關(guān)鍵代謝物質(zhì)，并對相應(yīng)調(diào)控酶的基因進行實時定量分析。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)建立了5℃、-10℃、-25℃下東農(nóng)冬麥號分蘗節(jié)的代謝組學(xué)數(shù)據(jù)庫。不同溫度數(shù)據(jù)庫比對結(jié)果共得到419個非靶標的代謝產(chǎn)物，其中差異顯著的代謝產(chǎn)物81個，依據(jù)HMDB數(shù)據(jù)庫進行代謝產(chǎn)物分類及不同溫度下差異代謝物比對分析，得到了糖、氨基酸、氮、有機酸、核酸等

3、相關(guān)代謝流程圖。
　　(2)氨基酸代謝在低溫來臨后表現(xiàn)為，一部分隨溫度降低其相對含量逐漸升高，如Pro、Val等的含量升高顯著，增強了低溫下冬小麥體內(nèi)的滲透調(diào)節(jié);而Asp等少部分氨基酸含量則隨溫度降低而下低，參與到一些低溫適應(yīng)的代謝循環(huán)中。
　　(3)糖類物質(zhì)代謝在低溫適應(yīng)過程中明顯加強，且大部分糖類物質(zhì)隨溫度降低其含量增加，其中山梨醇、蜜二糖、蘇糖醇等物質(zhì)被低溫誘導(dǎo)出現(xiàn)，這些可溶性糖類物質(zhì)的出現(xiàn)提高了冬小麥的滲透調(diào)節(jié)能力。

4、
　　(4)氮素代謝隨溫度的降低也出現(xiàn)了顯著變化，其中亞精胺等隨著溫度降低相對含量先降低后略有回升;尿素、己二酰胺則在低溫誘導(dǎo)后相對含量明顯提高，這些氮素的變化適應(yīng)了低溫下冬小麥的生長。
　　(5)有機酸在溫度改變過程中也出現(xiàn)了較大的變化，但大多數(shù)有機酸屬于中間代謝產(chǎn)物，因此難以確定它們對于抗寒過程中的具體作用。
　　(6)本試驗測得的核苷酸類物質(zhì)很少（僅檢測到4種相關(guān)化合物），且目前有關(guān)文獻較少，有必要進行更有目的性

5、的靶標代謝組學(xué)檢測和分析。
　　(7)利用qRT-PCR檢測了蔗糖代謝、肌醇代謝、硫代謝中關(guān)鍵酶基因的表達量，發(fā)現(xiàn)隨著溫度的降低在不同溫度節(jié)點表現(xiàn)出了上調(diào)（TaSuS、TaSPS、TaMIPS和TaOASTL）或下調(diào)(TaIMP和TdSAT)的趨勢，從而調(diào)節(jié)相應(yīng)酶的含量變化。這些基因的表達量變化與代謝組學(xué)分析結(jié)果相吻合，說明代謝組學(xué)分析在冬小麥抗寒研究中具有應(yīng)用價值。
　　綜上結(jié)果，利用GC-TOF/MS檢測分析得到低溫下冬