基于“代謝組學(xué)”分析煙草多酚類物質(zhì)對(duì)光質(zhì)的響應(yīng).pdf

1、多酚類化合物是煙草重要的內(nèi)源代謝物，其在煙草內(nèi)的生物合成與積累受環(huán)境因素的調(diào)控。為了分析煙草多酚類物質(zhì)對(duì)光質(zhì)條件的響應(yīng)。本研究利用不同顏色的薄膜覆蓋改變光質(zhì)，用高光譜測(cè)量?jī)x記錄光譜變化，分析不同薄膜覆蓋下光質(zhì)和光強(qiáng)的差異。并以云煙87為實(shí)驗(yàn)材料，利用代謝組學(xué)方法（包括靶向代謝組學(xué)和非靶向代謝組學(xué)）研究煙草代謝物在不同光質(zhì)條件下的差異，最后利用數(shù)量生態(tài)學(xué)方法分析光質(zhì)對(duì)煙草代謝物的影響。試驗(yàn)的主要結(jié)果如下:
　　(1)不同顏色薄膜對(duì)自

2、然光的吸收波段不同，從而造成了光強(qiáng)和光質(zhì)兩方面的差異。不同顏色薄膜覆蓋形成了光質(zhì)（光譜波段）和光強(qiáng)的梯度差異，并且方差分析發(fā)現(xiàn)各光譜波段和光強(qiáng)在處理間均具有顯著性差異。而溫濕度在各處理間沒(méi)有顯著差異。所以不同處理間煙草代謝物的變化主要是由光強(qiáng)和光質(zhì)引起的變異。
　　(2)利用UHPLC-QTOF靶向代謝組學(xué)方法在煙葉提取物中共檢測(cè)到10種綠原酸異構(gòu)體，包括位置異構(gòu)和順?lè)串悩?gòu)體。其中cis-3，5-diCQA和cis-4CQA在煙草

3、中首次被檢測(cè)。10種綠原酸在不同光質(zhì)處理下有4種積累模式，其中cis-3-CQA和trans-3-CQA的積累模式相同，trans-4-CQA、trans-5-CQA、cis-4-CQA和cis-5-CQA的積累模式相似，cis-3，5-diCQA和trans-3，5-diCQA的積累模式一致，另外3，4-diCQA和4，5-diCQA的積累模式相似。并且聚類熱圖顯示cis-3-CQA、trans-3-CQA、cis-3，5-diCQA

4、和trans-3，5-dieQA受光質(zhì)的影響一致，而其余6種綠原酸異構(gòu)體受光質(zhì)的影響相同，推測(cè)10種綠原酸異構(gòu)體存在4種生物合成機(jī)理，分布于2條代謝途徑上。另外，從煙葉提取物中檢測(cè)到了3種阿魏?？鼘幩帷?種對(duì)香豆?？Х人岷鸵环N咖啡酰莽草酸，以及12種黃酮類化合物。12種黃酮化合物根據(jù)母核的不同可以分為Kaempferol衍生物、Quercetin衍生物、Myricetin衍生物和cyanidin衍生物，而根據(jù)母核所連基團(tuán)的不同還可以分為

5、黃酮甲基衍生物和黃酮糖苷衍生物兩類。三種黃酮甲基衍生物在不同光質(zhì)處理下的積累模式相似，而另外9種黃酮糖苷衍生物的積累模式一致。黃酮甲基衍生物均是受遠(yuǎn)紅光的正調(diào)控，而受紫外光波段的負(fù)調(diào)控。相反，黃酮糖苷衍生物受遠(yuǎn)紅光的負(fù)調(diào)控。黃酮甲基衍生物在植物體內(nèi)的生物合成受黃酮甲基轉(zhuǎn)移酶的催化，而黃酮糖苷衍生物受黃酮糖苷轉(zhuǎn)移酶的調(diào)控。推測(cè)編碼這兩種酶的基因受光質(zhì)的調(diào)控不同，說(shuō)明這兩個(gè)基因存在受光調(diào)控不同的啟動(dòng)子。
　　(3)為了分析光質(zhì)與多酚化

6、合物積累的關(guān)系，利用逐步回歸構(gòu)建多酚化合物與光譜波段之間的回歸方程，回歸方程均達(dá)到了極顯著水平。然后利用sobol全局敏感性分析確定每種多酚化合物最敏感的光譜波段，并構(gòu)建多酚化合物含量與最敏感光譜波段的回歸方程，多酚化合物含量與最敏感光譜波段之間存在明顯的線性關(guān)系。并利用第二年數(shù)據(jù)對(duì)回歸方程進(jìn)行驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)均方根誤差均小于0.4。
　　(4)利用UHPLC-QTOF非靶向代謝組學(xué)方法對(duì)煙草葉片提取物進(jìn)行代謝輪廓分析，超高效液相15mi

7、n梯度條件能夠有效的分離煙草代謝物，并且正離子模式和負(fù)離子模式下均能夠提取超過(guò)2900個(gè)物質(zhì)峰。PCA分析發(fā)現(xiàn)成熟期和衰老期的煙葉受光質(zhì)影響大于旺長(zhǎng)期和現(xiàn)蕾期的煙葉。分析處理與對(duì)照間的物質(zhì)變化發(fā)現(xiàn):覆蓋薄膜能夠引起煙草多數(shù)代謝物含量的增加（薄膜處理相對(duì)于自然光處理的差異倍數(shù)大于1）。煙草生長(zhǎng)前期（現(xiàn)蕾期之前）不同光質(zhì)處理間的差異代謝物較少，而現(xiàn)蕾期及其之后時(shí)期的差異代謝物數(shù)量較多，其中現(xiàn)蕾期的差異代謝物數(shù)量最多。利用高分辨質(zhì)譜共鑒定了6

8、1種差異代謝物，主要包括多酚、酯類、萜類以及甾醇類化合物，其中多酚類化合物有25種，酯類化合物有20種。通過(guò)多酚代謝網(wǎng)絡(luò)分析發(fā)現(xiàn)現(xiàn)蕾期之前受光質(zhì)影響的多酚類物質(zhì)主要為苯丙烷類化合物，而現(xiàn)蕾期之后受光質(zhì)影響的黃酮類化合物逐漸增多。
　　(5)煙草代謝受光強(qiáng)和光質(zhì)的共同影響，偏冗余分析結(jié)果顯示光質(zhì)對(duì)煙草代謝物的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于光強(qiáng)的影響。根據(jù)光譜波段對(duì)煙草代謝的生態(tài)作用，日光光譜可以劃分為紫外至藍(lán)光波段(UV-B;350-490nm)、綠