紫花苜蓿轉(zhuǎn)錄組和代謝組對(duì)鋁脅迫的響應(yīng)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(zhǎng)，制約了其在我國(guó)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(yùn)用轉(zhuǎn)錄組學(xué)和代謝組學(xué)的研究方法，研究2個(gè)紫花苜蓿基因型在鋁脅迫下，其根和莖葉的轉(zhuǎn)錄組、初生代謝產(chǎn)物和次生代謝（酚酸類物質(zhì)）的變化規(guī)律，主要結(jié)果如下：
　?。?）在pH=4.5100 umol

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

3、下調(diào)化合物40種。莖葉中共檢測(cè)到342個(gè)化合物峰，包括未知化合物230個(gè)，鑒定出化合物112種，其中，鋁脅迫引起WL552上調(diào)化合物74種，下調(diào)化合物38種；WL440上調(diào)化合物65種，下調(diào)化合物47種。在已鑒定出的111種化合物中：有機(jī)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(jī)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(jí)桿質(zhì)譜聯(lián)用的方法，檢測(cè)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(duì)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。
　?。?）利用安捷倫的苜蓿基因芯片（Agilent Medicago Gene Expression Microarray）和實(shí)時(shí)定量PCR技術(shù)，對(duì)WL525在鋁脅迫下的轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行分析，結(jié)果表明：3926個(gè)基因被鑒定出在Al3+處理下表達(dá)上調(diào)或者下調(diào)（FC≥2.0；P<0.05 T檢驗(yàn)）。利用AgriGO富集分析（SEA）軟件進(jìn)行GO功能富集分析，用P值小于0.001、錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)率（

6、FDR）小于0.05的標(biāo)準(zhǔn)，篩選到79個(gè)顯著富集的GO條目。8個(gè)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(guān)。來自79個(gè)顯著富集的GO條目中226個(gè)差異基因可以根據(jù)它們表達(dá)模式不同分為4大類。用KEGG分析出，19個(gè)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(duì)結(jié)果進(jìn)行相關(guān)系數(shù)和STRING分析，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄因