番茄糖基转移酶基因SlUGT75C1-like的功能研究及自然变异分析

为了解析番茄(Solanum lycopersicum)群体中与木犀草素葡萄糖苷含量相关的自然变异,以426份番茄为材料,进行了基于代谢组学的全基因组关联分析(metabolome Genome-Wide Association Study,mGWAS),发现番茄SlUGT75C1-like基因下游的存在一个与番茄木犀草素-7-O-葡萄糖苷含量紧密关联的突变位点。进一步在3个亚群的番茄群体中,进行全基因组核苷酸多态性计算,发现SlUGT75C1-like所处的区域在不同亚群中存在明显的差异;进一步分析代谢组和转录组数据相关性发现SlUGT75C1-like的转录水平与木犀草素-7-O-葡萄糖苷的相对含量存在极显著的正相关关系,最后,通过蛋白原核表达获得SlUGT75C1-like融合蛋白并利用体外酶活试验证明该基因催化木犀草素的糖基化反应。研究结果说明,番茄SlUGT75C1-like基因的自然变异造成了木犀草素-7-O-葡萄糖苷在番茄群体中的含量差异,mGWAS在识别新的植物代谢基因簇方面具有较大的优势和巨大潜力,在为植物精细育种提供分子基础方面具有重要的应用价值。

转录组和代谢组揭示独脚金内酯缺失影响水稻根和叶中的脂质和黄酮代谢

对水稻的独脚金内酯合成突变体d17及野生型水稻ZH11进行转录组研究,结果表明,在d17的根和叶中的248和441个差异表达基因在脂质代谢路径上出现富集。代谢组检测结果表明,脂质和黄酮类物质的含量在d17突变体和ZH11中表现出显著差异。进一步研究发现,d17中的溶血磷脂和黄酮的含量显著降低,相关基因的表达水平下降,表明独脚金内酯参与调控水稻体内的黄酮和脂质代谢。研究结果可为研究独脚金内酯调控水稻体内次生代谢及生长发育提供参考。

基于高效液相色谱-质谱联用技术解析山栏稻营养品质的代谢物谱

以10份山栏稻(Oryza sativa L.)的种子为材料,利用超高效液相色谱-高分辨质谱联用技术进行山栏稻种子代谢数据库的建立,并对不同类型的山栏稻种子及种子不同萌发时期的代谢物进行定量分析,旨在为山栏稻营养品质的改良提供优良亲本和丰富水稻育种的种质资源。本研究成功构建了包含1 058个代谢信号的山栏稻种子代谢数据库,其中,氨基酸、脂质、维生素和类黄酮等已知物质645个。与普通水稻种子代谢谱的比较分析表明,山栏稻种子中不饱和脂肪酸、维生素等物质的相对含量高于普通水稻;甘油磷脂和黄酮类物质低于普通水稻。在种子萌发过程中,山栏稻与普通水稻种子中代谢物的积累模式存在差异,其中,脯氨酸、亚麻酸乙酯、泛酸和吡哆醇的积累模式在山栏稻和普通水稻中存在差异。

通过整合转录组与代谢组解析不同类型椰子的脂肪酸调控网络

为了探究不同类型椰子中脂质种类和含量的差异,本研究利用非靶向代谢组学方法对海南高种和矮种椰子椰肉组织的代谢物进行了分析,共检测到12579种代谢信号,其中鉴定了564种代谢物,包括氨基酸、脂肪酸、类黄酮等。定量分析表明高种椰子的脂质总体含量高于矮种椰子,其中绿矮椰子脂质含量最低。甘油脂、鞘脂和脂肪酰是不同类型椰子中主要的差异物质。转录组数据结果表明,不同类型椰子中的差异基因主要参与脂肪酸代谢、α-亚麻酸代谢、木质素代谢和苯丙烷代谢。基于表达模式的不同将差异基因划分为20个不同的模块,其中“Melightyellow”模块与差异积累的脂肪酸高度相关。通过分析模块中脂质途径结构基因启动子区的cis-element,发现大多数脂质途径基因的启动子区存在多个MYB家族的结合位点及大量的激素信号响应元件。结果表明,MYB家族的转录因子可能在脂质的合成调控中发挥重要作用,并且激素可能作为一种信号分子参与到脂质的合成调控中。本研究通过组合策略对不同品种椰肉组织脂质差异的分子机理进行分析,并进一步构建了转录因子-结构基因-代谢物的合成调控网络,为后续解析脂质合成调控的分子机制提供了资源,为油脂椰子品种选育提供了依据。

基于代谢组学的重要热带植物的研究进展

代谢组学是继基因组学、转录组学、蛋白组学之后发展起来的一门新兴的组学技术,近年来已经在植物研究领域中显现其重要作用,同样植物代谢组学的发展也推进了热带植物的深入研究。本文主要综述了植物代谢组学的发展进程及其在重要热带作物[椰子(Cocos nucifera L.)、橡胶树(Hevea brasiliensis)、油棕(Elaeis guineensis Jacq.)、木薯(Manihot esculenta Crantz)]和药用植物[槟榔(Areca catechu L.)、胡椒(Piper nigrum L.)、海南粗榧(Cephalotaxus hainanensis Li)、砂仁(Amomum villosum Lour.)]中的综合运用,并介绍了结合多组学技术开展相关研究的进展,最后,对未来的研究方向提出了展望,旨在为进一步的热带植物代谢生物学研究及其开发利用提供参考。

不同类型柑橘果实汁胞中类黄酮的液相色谱质谱联用分析

以我国柑橘主产区商业成熟期27份甜橙(Citrus sinensis)、柚(Citrus grandis)和葡萄柚(Citrus paradisi)果实汁胞为试验材料,利用液相色谱-串联质谱(HPLC-MS/MS)联用技术,研究不同柑橘资源类黄酮(flavonoids)组成和含量的差异。结果表明:类黄酮的组成在不同类型柑橘中存在较大差异。本研究共检测到41种类黄酮,其中,黄烷酮(flavanones)在甜橙和葡萄柚中含量最丰富,且以甜橙中含量最高[平均为353.06μg·g^(-1)(DW)],葡萄柚中次之,柚中含量最低[平均仅为52.16μg·g^(-1)(DW)];检测到黄酮(flavones)23种,包括鲜见报道的麦黄酮(tricin)及其糖苷;甜橙和葡萄柚中多甲氧基黄酮(PMFs)含量平均高出柚20倍。不同类型柑橘中,黄烷酮、黄酮醇(flavonols)和PMFs含量差异趋势与总类黄酮基本一致,因此总类黄酮含量差异较大,且以甜橙中含量最高,平均为584.41μg·g^(-1)(DW);其次是葡萄柚;柚中最低,平均含量仅为184.91μg·g^(-1)(DW)。依据汁胞中41种类黄酮的含量进行主成分分析,可将所检测柑橘资源分为3类,与柑橘分类结果基本吻合,说明类黄酮组分及含量受基因型控制,进一步验证了利用类黄酮进行柑橘资源化学分类的可行性。