鎘脅迫下綠豆種子萌發(fā)過程中代謝組學的響應(yīng).pdf

1、綠豆（Vigna radiata L.）屬豆科（Leguminosae）豇豆屬（Vigna Savi）植物，是廣受歡迎的藥食兩用食物，也是我國重要的經(jīng)濟作物。隨著工業(yè)經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國土壤和水體遭受了不同程度的重金屬污染，其中鎘污染是主要污染之一。鎘污染程度大、易富集，一方面通過食物鏈轉(zhuǎn)移到人體威脅其健康，另一方面對農(nóng)作物的生長、發(fā)育和結(jié)實造成嚴重的不良影響，是全球農(nóng)業(yè)減產(chǎn)的重要因素。了解鎘脅迫下植物的代謝響應(yīng)對解決作物產(chǎn)量與品質(zhì)的問

2、題上具有積極的意義。近年來，代謝組學已經(jīng)成為研究植物非生物脅迫的一個良好平臺。本研究擬分別采用傳統(tǒng)的高效液相色譜（ High Performance Liquid Chromatography，HPLC）法和新型的內(nèi)部電噴霧萃取電離質(zhì)譜(Internal Extractive Electrospray Ionization-Mass Spectrometry，iEESI-MS)法分析綠豆種子萌發(fā)過程中對鎘脅迫的代謝響應(yīng)，找出其中的一些典

3、型代謝產(chǎn)物，為研究植物重金屬脅迫的代謝途徑與機理提供理論基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)價值。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　1、通過標準發(fā)芽實驗，研究鎘脅迫對綠豆種子萌發(fā)生長的影響。結(jié)果表明，低濃度（CdCl2≤32mg/mL）鎘脅迫對種子萌發(fā)率無顯著影響，當CdCl2濃度大于32mg/mL時，種子萌發(fā)率顯著下降，根長、芽長與CdCl2濃度呈現(xiàn)出極顯著負相關(guān)（P≤0.01）。
　　2、采用HPLC結(jié)合標準品研究了綠豆種子萌發(fā)7d過程中19種酚類化

4、合物的動態(tài)變化。結(jié)果表明，綠豆種子在萌發(fā)過程中，19種酚類化合物總含量極顯著增加，并在第7d達最高為3508.8μg/g（DW）。而不同的化合物含量最高的具體時間不同，其中，沒食子酸和咖啡酸含量隨萌發(fā)進程的延長而增加；蘆丁、黃豆苷元、山奈酚、p-香豆酸、阿魏酸和染料木素含量在種子萌發(fā)到第7d達最高，分別為1574.5、114.3、80.3、43.3、207.9和45.3μg/g；槲皮素含量在第4d最高為28.0μg/g；原兒茶酸、橙皮苷

5、、肉桂酸和柚皮素含量在第5d最高，分別為89.1、297.4、84.6和30.6μg/g；白藜蘆醇、對硝基苯甲酸和鷹嘴豆芽素A含量在第2d最高，分別為89.6、70.8和237.0μg/g；楊梅酮、兒茶素和橙皮素含量在第6d最高，分別為40.7、712.1和58.2μg/g。
　　3、運用HPLC法并結(jié)合標準品，研究了鎘脅迫下綠豆種子萌發(fā)7d過程中酚類化合物代謝變化。結(jié)果表明，鎘脅迫對綠豆萌發(fā)過程中酚類化合物相較于對照組（未脅迫）

6、有明顯影響，其中原兒茶酸、p-香豆酸、阿魏酸、橙皮苷、染料木素和對硝基苯甲酸的含量隨CdCl2濃度的升高呈現(xiàn)出增加的趨勢，尤其是橙皮苷和對硝基苯甲酸含量增長趨勢較明顯。6種酚類化合物中p-香豆酸、阿魏酸、橙皮苷、染料木素和對硝基苯甲酸含量在萌發(fā)第7d達到最大值，分別為181.6μg/g、45.5μg/g、3506.9μg/g、256.7μg/g和3306.1μg/g，原兒茶酸含量在萌發(fā)第6d達到最大值，為314.1μg/g；白藜蘆醇、肉

7、桂酸、橙皮素和鷹嘴豆芽素A的含量隨CdCl2濃度升高呈先上升后下降的趨勢，在CdCl2為32mg/L時達到最大值，分別為270.8μg/g、489.5μg/g、354.6μg/g和1517.5μg/g；黃豆苷元、槲皮素、柚皮素、山奈酚和兒茶素的含量隨CdCl2濃度升高呈先上升后下降的趨勢，在CdCl2為16mg/L時達到最大值，分別為1258.7μg/g、441.4μg/g、316.5μg/g和2154.6μg/g；蘆丁和楊梅酮在CdC

8、l2分別為4mg/L和8mg/L時達最高。
　　4、采用iEESI-MS在未經(jīng)任何樣品預(yù)處理的前提下，對不同濃度CdCl2脅迫處理的綠豆胚根進行直接質(zhì)譜檢測，采用正離子模式下鎘脅迫綠豆芽胚根組織的iEESI-MS指紋譜圖。結(jié)果表明，iEESI-MS檢測到胚根中的m/z171、m/z181和m/z175等物質(zhì)，通過定性分析表明，這三種化合物分別為沒食子酸、咖啡酸和精氨酸，并通過分析三種化合物的均值相對豐度，結(jié)果顯示三種化合物的相對豐

9、度隨鎘濃度增加呈現(xiàn)出先增長后下降的趨勢。主成分分析（PCA）提取了3個主成分，分別是PC1特征峰離子主要有m/z91、108、279，PC2主要有m/z91、108，PC3主要有m/z108、158、195、279，累計貢獻率達到99.3％，說明這些特征峰離子對區(qū)分不同鎘脅迫下綠豆芽胚根貢獻較大。
　　本文采用HPLC與iEESI-MS技術(shù)作為研究平臺，對鎘脅迫下綠豆芽中的小分子代謝物進行了比較系統(tǒng)的分析，不僅對鎘脅迫綠豆種子萌發(fā)