紫花苜蓿轉錄組和代謝組對鋁脅迫的響應規(guī)律.pdf

1、紫花苜蓿（Medicago sativa L.）是一種優(yōu)良的豆科牧草，在全球廣泛種植，然而，由于酸性土壤中鋁毒的危害，抑制了紫花苜蓿的生長，制約了其在我國南方紅壤區(qū)域種植。本文以耐鋁型（WL525）和鋁敏感型（WL440）紫花苜蓿品種為材料，運用轉錄組學和代謝組學的研究方法，研究2個紫花苜?；蛐驮阡X脅迫下，其根和莖葉的轉錄組、初生代謝產物和次生代謝（酚酸類物質）的變化規(guī)律，主要結果如下：
　　（1）在pH=4.5100 umol

2、/L Al3+處理下，WL525和WL440的生長均受到明顯抑制，但WL525受到的生長抑制相對較小，處理10 d時，根生物量明顯高于WL440，下降幅度也小于WL440。
　?。?）利用氣相色譜-質譜聯(lián)用的方法，從二個紫花苜蓿品種的根中檢測出466個化合物峰，其中，未知化合物355個，已鑒定化合物111種。以處理4 d時為例，在已鑒定出化合物中，鋁脅迫引起WL552上調化合物57種，下調化合物54種；WL440上調化合物71種，

3、下調化合物40種。莖葉中共檢測到342個化合物峰，包括未知化合物230個，鑒定出化合物112種，其中，鋁脅迫引起WL552上調化合物74種，下調化合物38種；WL440上調化合物65種，下調化合物47種。在已鑒定出的111種化合物中：有機酸30種、氨基酸30種、糖類23種、糖醇類12種、胺類7種、脂肪酸5種、其它化合物4種；葉中已鑒定出的112種化合物包括：有機酸34種、氨基酸25種、糖類25種、糖醇類15種、胺類5種、脂肪酸7種、其它

4、化合物2種。
　?。?）利用超高效液相色譜-三重四級桿質譜聯(lián)用的方法，檢測出紫花苜蓿根和莖葉中17種酚酸類化合物。鋁脅迫下，WL525根中明顯增加的化合物有：7,4'-二羥基黃酮、白楊素、香豆素、異甘草素、甘草素、美迪紫檀素、柚皮素、對香豆酸；WL440根中明顯增加的化合物有：7,4'-二羥基黃酮、香豆素、大豆苷、阿魏酸、甘草素、槲皮素；鋁脅迫WL525與WL440存在明顯差異的酚酸類化合物有:7,4'-二羥基黃酮、大豆素、阿魏酸

5、、異甘草素、甘草素、美迪紫檀素、柚皮素、槲皮素。
　?。?）利用安捷倫的苜?；蛐酒ˋgilent Medicago Gene Expression Microarray）和實時定量PCR技術，對WL525在鋁脅迫下的轉錄組進行分析，結果表明：3926個基因被鑒定出在Al3+處理下表達上調或者下調（FC≥2.0；P<0.05 T檢驗）。利用AgriGO富集分析（SEA）軟件進行GO功能富集分析，用P值小于0.001、錯誤發(fā)現率（

6、FDR）小于0.05的標準，篩選到79個顯著富集的GO條目。8個顯著差異條目 P≤5×10-10與苯丙烷素代謝途徑（GO:0009699），黃酮代謝途徑（GO:0009812）和黃酮合成代謝途徑（GO:0009813）高度相關。來自79個顯著富集的GO條目中226個差異基因可以根據它們表達模式不同分為4大類。用KEGG分析出，19個基因和9種酶參與苯丙氨酸代謝和苯丙烷素代謝和黃酮代謝途徑。對結果進行相關系數和STRING分析，發(fā)現轉錄因