東農冬麥1號響應低溫脅迫的比較代謝組學研究.pdf

1、代謝組學分析是目前針對生物個體的代謝產物分析最有效的方法之一。本研究旨在探討冬小麥東農冬麥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，對大田種植的冬小麥東農冬麥1號在5℃、-10℃、-25℃下的分蘗節(jié)進行了代謝物質的測定，根據SIMCA軟件得到的數據降維結果，挑選出主要代謝產物。通過代謝物質的鑒定可以初步為我們展現冬小麥東農冬麥1號適應低溫的代謝調節(jié)機制，為了使鑒定結果更具說服力，對GC-TOF/M

2、S檢測的部分代表性代謝產物采取了生物學角度驗證，主要是參考各溫度的比對結果，選定差異顯著代謝通路中的關鍵代謝物質，并對相應調控酶的基因進行實時定量分析。主要研究結果如下:
　　(1)建立了5℃、-10℃、-25℃下東農冬麥號分蘗節(jié)的代謝組學數據庫。不同溫度數據庫比對結果共得到419個非靶標的代謝產物，其中差異顯著的代謝產物81個，依據HMDB數據庫進行代謝產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、相關代謝流程圖。
　　(2)氨基酸代謝在低溫來臨后表現為，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的滲透調節(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的代謝循環(huán)中。
　　(3)糖類物質代謝在低溫適應過程中明顯加強，且大部分糖類物質隨溫度降低其含量增加，其中山梨醇、蜜二糖、蘇糖醇等物質被低溫誘導出現，這些可溶性糖類物質的出現提高了冬小麥的滲透調節(jié)能力。

4、
　　(4)氮素代謝隨溫度的降低也出現了顯著變化，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后相對含量明顯提高，這些氮素的變化適應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了較大的變化，但大多數有機酸屬于中間代謝產物，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很少（僅檢測到4種相關化合物），且目前有關文獻較少，有必要進行更有目的性

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