渍水胁迫对玉米幼苗根系代谢的影响

　　

摘要：

为探究玉米(Zea mays L.)幼苗根系在渍水胁迫下关键代谢物以及代谢途径的变化，阐明与渍水胁迫相关的代谢通路，对玉米幼苗进行0、1、4和7 d共4个渍水胁迫时间梯度处理，采用转录组学测序(RNA sequencing, RNA-seq)和超高效液相色谱质谱联用技术(ultra performance liquid chromatography tandem mass spectrometry, UPLC-MS/MS)，筛选与渍水胁迫相关的关键代谢物，并通过KEGG富集分析探究相关代谢通路。结果显示，代谢组共标注和定量了1361种差异代谢物，渍水4 d时根系代谢物变化最为显著，共有414种代谢物发生变化，其中372种代谢物含量上升，42种代谢物含量下降；代谢物差异倍数排名前20的代谢物均呈现上调趋势，包括阿魏酸-4-O-葡萄糖苷、2-苯乙醇、7-甲基柚皮素和S-烯丙基-L-半胱氨酸等；差异显著代谢物的KEGG富集分析结果显示，黄酮类化合物生物合成、类胡萝卜素生物合成、苯丙素生物合成、植物激素信号转导、ABC转运蛋白、脂肪酸降解、淀粉和蔗糖代谢、甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢、色氨酸代谢以及糖酵解/糖异生等代谢途径中，差异基因与差异代谢物较为显著富集。类黄酮生物合成代谢通路与渍水胁迫密切相关，柚皮素与木犀草素等黄酮类物质，查尔酮异构酶、黄酮合成酶II与黄酮3',5'-羟化酶/黄酮3'-单氧化酶可能起关键作用。研究结果为探究玉米耐渍胁迫分子机制提供科学支撑与理论依据，为玉米耐渍育种等相关研究提供理论基础。