代谢组和转录组联合解析青花菜芽苗黄酮类物质对外源ABA的响应机制.pdf

中中 国国 瓜瓜 菜菜试验研究2024，37（3）：35-44收稿日期：2023-09-08；修回日期：2023-12-13基金项目：湖南省自然科学基金项目（2022JJ30297，2023JJ20027）；湖南农业大学黄埔创新研究院项目（2022xczx085）作者简介：唐晨晨，女，在读硕士研究生，研究方向为蔬菜品质调控。E-mail：通信作者：王军伟，男，副教授，研究方向为蔬菜品质调控与设施蔬菜栽培生理。E-mail：JunweiWDOI：10.16861/ki.zggc.202423.0594代谢组和转录组联合解析青花菜芽苗黄酮类物质对外源 ABA 的响应机制唐晨晨，张文霞，陈芳珍，武志健，黄科，王军伟（农业农村部园艺作物（蔬菜、茶叶等）基因资源评价利用重点实验室 湖南农业大学黄埔创新研究院 园艺作物种质创新与新品种选育教育部工程研究中心 蔬菜生物学湖南省重点实验室 湖南农业大学园艺学院长沙410128）摘要：为探究植物激素脱落酸对青花菜芽苗黄酮类物质合成的作用机制，以青花菜品种耐寒优秀为试材，以清水为对照，外源喷施 50 molL-1的 ABA，对处理后的青花菜芽苗进行代谢组和转录组的联合分析。结果表明，代谢组共检测出 14 类物质，包含黄酮共 212 种，具有明显差异的黄酮共 30 种。其中，儿茶素没食子酸酯、表儿茶素没食子酸酯和桑色素含量明显上升，柚皮苷、银锻苷和枸橘苷含量明显下降。通过代谢组和转录组联合分析，黄酮合成途径、苯丙烷合成途径以及 ABA 信号通路共筛选出 13 个相关调控基因，其中 LOC106337270、LOC106329559、LOC106326133 对儿茶素没食子酸酯、表儿茶素没食子酸酯和桑色素含量呈明显正相关，推测上述基因可响应 ABA信号参与调控黄酮类化合物的生物合成。综上所述，研究结果表征了青花菜芽苗响应外源 ABA 并调控黄酮类化合物合成的关键基因，为后续黄酮类化合物的生物合成调控奠定了科学理论基础。关键词：青花菜；黄酮；转录组；代谢组；外源 ABA中图分类号：S635.9文献标志码：A文章编号：1673-2871（2024）03-035-10The metabolome and transcriptome jointly resolve the response mecha-nism of flavonoids in broccoli sprouts to exogenousABATANG Chenchen,ZHANG Wenxia,CHEN Fangzhen,WU Zhijian,HUANG Ke,WANG Junwei（Key Laboratory of Evaluation and Utilization of Genetic Resources of Horticultural Crops（Vegetables,tea,etc.）,Ministry of Agricul-ture and Rural Affairs/Whampoa Innovation Research Institute,Hunan Agricultural University/Engineering Research Center of Horticul-tural Crop Germplasm Innovation and New Variety Breeding,Ministry of Education/Hunan Provincial Key Laboratory of Vegetable Biol-ogy/College of Horticulture,Hunan Agricultural University,Changsha 410128,Hunan,China）Abstract:In order to investigate the mechanism of action of the phytohormone abscisic acid on the synthesis of flavo-noids in broccoli sprouts,the cauliflower Naihan Youxiu was used as the test material.The metabolome and transcriptomewere jointly analyzed in treated broccoli sprouts with exogenous spraying of 50 mol L-1ABA while using water ascontrol.The results showed that a total of 14 categories of substances were detected in the metabolome,including 212flavonoids.Among them,there were 30 kinds of flavonoids with significant differences.The content of catechin gallate,epicatechin gallate and morin hydrate increased significantly,while those of naringin,argyragin and lycioside decreasedsignificantly.A total of 13 regulatory genes related to flavonoid synthesis pathway,phenylpropane synthesis pathway andABA signaling pathway were screened by combining metabolome and transcriptome analysis.Among them,LOC106337270,LOC106329559 and LOC106326133 showed significant positive correlation with the content ofcatechin gallate,epicatechin gallate and morin hydrate.Therefore,we speculated that these genes could be involved inregulating the biosynthesis of flavonoids in response to ABA signals.In summary,this study characterized the key genesof broccoli sprouts in response to exogenous ABA and regulation of flavonoid synthesis,which lay a scientific theoreticalfoundation for the subsequent regulation of flavonoid biosynthesis.Key words:Broccoli;Flavonoids;Transcriptome;Metabolome;ExogenousABA35中国瓜菜第37卷试验研究青花菜（Brassica oleracea L.var.italica）是十字花科芸薹属一二年生蔬菜作物，起源于欧洲，又名意大利芥蓝、西蓝花等，因其营养丰富且富含多种生物活性物质，被称为“蔬菜皇冠”1-2。青花菜可食用部位以花球为主，但随着研究的深入，发现青花菜芽苗内的生物活性物质含量远高于成熟植株，且青花菜芽苗具有生长周期短、病虫害少等优点3-4，近年来逐渐成为研究热点。植物生物活性物质多为次生代谢产物，具有抵御生物或非生物逆境以及作为信号分子等作用。植物的次生代谢响应环境变化，在植物的生长、发育等方面发挥重要作用。研究显示，青花菜的次生代谢物质主要包括硫代葡萄糖苷、多酚、黄酮等5-6。黄酮类化合物是一类广泛存在于植物中的多酚次级代谢产物，可分为二氢黄酮、二氢黄酮醇、黄酮醇、黄烷酮等，在植物抵御逆境胁迫中起重要作用，对人体具有抗氧化活性、抗炎症等作用7。黄酮类化合物的合成会受多种因素影响，包括生物和非生物因素，如激素等8。有研究表明，脱落酸（ABA）会促进拟南芥中查尔酮合成酶（CHS）、二氢黄酮醇还原酶（DFR）的表达，从而诱导黄酮醇的积累9。相似的研究结果在番茄中也有报道，通过对番茄进行外源 ABA 处理后，番茄果实内总黄酮含量逐渐升高10。类黄酮类化合物以苯丙烷为合成前体，其合成过程受一系列酶基因和调控基因的影响，其中调控基因可以直接或间接调控类黄酮生物合成相关结构基因的表达水平，进而影响黄酮类化合物的生物合成11。目前已报道的黄酮类化合物合成途径的关键酶主要有苯丙氨酸解氨酶（PAL）、肉桂酸4-羟化酶（C4H）、查尔酮合成酶（CHS）、查尔酮异构酶（CHI）、黄酮合酶（FNS）、黄酮醇合成酶（FLS）、无色花色素还原酶（LAR）等12。有研究显示，外源ABA 会影响 PAL、C4H、FLS、CHS 等基因表达进而影响黄酮类化合物的生物合成13，但是目前关于ABA 调控黄酮合成的具体机制尚未明确。近年来，随着分子生物学技术的迅速发展，组学技术作为一种检测方式日趋成熟。其中，代谢组学是最接近植物表型的组学，可直接用于对植物产生的代谢物进行定性定量分析。转录组学是基因表达和调控检测的有力手段，可对机体生理变化过程进行转录层面的剖析14-16。转录组和代谢组的关联分析可将基因和表型建立联系，通过差异基因和差异代谢物的分析，从“因”和“果”两方面明确植物的代谢途径，进一步揭示植物的代谢调控网络17。有研究报道，通过转录组和代谢组的联合分析发现，外源亚精胺18、茉莉酸甲酯19、蓝光20等均可调控黄酮类化合物的合成。笔者的研究通过转录组和代谢组联合分析，建立植物表型和基因型之间的联系，明确外源 ABA 处理后青花菜芽苗中黄酮类物质的代谢差异和基因表达差异，并进一步挖掘青花菜芽苗响应外源 ABA 并调控黄酮类化合物合成的关键基因，为后续黄酮类化合物生物合成调控提供基因资源和技术手段。1材料和方法1.1材料试验材料为青花菜品种耐寒优秀，具有耐寒、长势旺等优良特性，种子购于广东金作农业科技有限公司。脱落酸（ABA）购买于索莱宝公司，型号为A8060。1.2方法试验于 2022 年 11 月在湖南农业大学人工气候室进行。将珍珠岩装于育苗托盘内（长、宽、高分别为 32.5、24.5、4.5 cm），深度约为 2.5 cm。选取颗粒饱满的耐寒优秀种子，室温浸种 6 h 后置于纱布上并放入 25 的人工光照培养箱内进行黑暗催芽处理，待其露白后均匀点播于珍珠岩上，每盘 300 粒，并覆盖一层珍珠岩，随后置于人工气候室内进行培养。人工气候室环境条件设置为温度 22、相对湿度 70%80%。待种子发芽露根在 85%以上，随即置于光照下进行培养，光照条件为光强20000lx，光周期12 h/12 h（昼/夜）。采用随机区组设计，每个处理 3次重复（共 3 个托盘）。外源 ABA 处理浓度选择以前期的试验结果为依据，采用 50 molL-1ABA 处理青花菜芽苗。光照下缓苗 1 d 后进行处理，每次09：00 进行外源 ABA 喷施（50 molL-1），以清水为对照，每盘喷施 20 mL，连续喷施 7 d，并于第 7 天15：00 进行随机取样，分别用于检测转录组和代谢组，取样后立即放于液氮中速冻，存贮于-80 冰箱保存备用。1.3测定指标及方法1.3.1广泛靶向代谢组测定样品提取：将样品置于冻干机中真空冷冻干燥后使用研磨仪研磨（30 Hz，15 min）至粉末状，称取 50 mg 样品粉末置于 2 mL 离心管中，并加入 1200 L 内标提取液后立即涡旋，每 30 min 涡旋 1 次，每次 30 s，共涡旋 6次。随后 1200 rmin-1离心 3 min，取上清液，经微孔滤膜（0.22 m）过滤后保存于进样瓶中，用于36第3期，等：黄酮类物质对外源ABA的响应机制试验研究UPLC-MS/MS 检测。液相色谱条件主要包括，色谱柱：AgilentSB-C18 1.8 m，2.1 mm100 mm；流动相：A 相为超纯水（加入 0.1%的甲酸），B 相为乙腈（加入 0.1%的甲酸）；洗脱梯度：0 min B 相比例为5%，9 min 内 B 相比例线性增加到 95%，并维持在95%1 min，1011.1 min B 相比例降为 5%，并以 5%平衡至 14 min；流速 0.35 mLmin-1；柱温 40；进样量 4 L。质谱条件主要包括：电喷雾离子源（Electrospray ionization，ESI）温度 550；离子喷雾电压（IS）5500 V（正离子模式）/-4500 V（负离子模式）；离子源气体（GS），气体（GS）和气帘气（CUR）分别设置为 50、60 和 25 psi，碰撞诱导参数设置为高。通过去簇电压（Declustering potential，DP）和碰撞能（Collision energy，CE）的优化，对每个时期的洗脱代谢物进行检测。代谢物定性定量分析：通过数据库 MWDB（Metware database），根据二级谱信息进行物质定性分析。通过 3 重 4 级杆对碎片离子进行过滤和筛选，排除干扰离子后进行质谱分析，对所有物质色谱峰进行峰面积积分，并对其中同一代谢物在不同样本中的质谱出峰进行积分校正。1.3.2转录组测序mRNA 提取：每个处理随机取20 根芽苗为 1 组，共设置 3 次重复，使用琼脂糖凝胶电泳、Qubit 2.0 荧光剂、Agilent 2100 生物分析仪检测 RNA 的完整性和污染程度。文库构建：利用大部分真核生物 mRNA 都带有 polyA 尾的结构特征，通 过 Oligo（dT）磁 珠 富 集 带 有 polyA 尾 的mRNA，随后加入 fragmentation buffer 将 RNA 打断成短片段，以短片段 RNA 为模板，用六碱基随机引物（Random hexamers）合成第一链 cDNA，然后加入缓冲液、dNTPs（dTTP、dATP、dGTP 和 dCTP）和DNApolymerase I 以合成第二链 cDNA，随后利用AMPure XP beads 纯化双链 cDNA。纯化的双链cDNA 再进行末端修复，加 A 尾并连接测序接头，然后用 AMPure XP beads 进行片段选择，最后进行PCR 富集得到最终的 cDNA 文库。文库质检：文库构建后，使用 Qubit 2.0 进行初步定量，使用 Agilent2100 对文库的 insert size 进行检测，最后使用 qPCR对文库的有效浓度进行准确定量（文库有效浓度2 nmolL-1）。上机测序：库检合格后，不同文库按照目标下机数据量进行 pooling，用 Illumina 平台进行测序。1.4数据分析将转录组和代谢组的测量数据统一转换为Log2值，使用皮尔逊相关系数（PCC）和对应的 P 值筛选出差异代谢产物和相关调控基因，筛选条件为|PCC|0.80 且 p-value 0.05。PCA 用 R 软件（www.r-project.org/）的内置统计 prcomp 函数，设置prcomp 函数参数 scale=True，对数据进行 UV（Unitvariance scaling）处理。为了更好地在代谢物和基因之间建立联系，通过转录-代谢联合分析得到coefficient 值及 p-value 值，使用 Cytoscape 3.10 绘制 PPI（Protein-Protein Interaction）互作网络图。所有涉及图表均使用 GraphPad Prism 8.0 和 IBMSpss Statistics 21 绘制，数据处理使用 MicrosoftExcel2021 筛选。通过 Fisher LSD 检验的双向ANOVA 进行统计分析。2结果与分析2.1代谢组主成分分析通过对样品之间的相关性分析，将皮尔逊相关系数（Pearson s Correlation Coefficient）作为生物学重复相关性的评估指标。如图 1-A 所示，CK 的 3个样本之间的 PCC 值均大于 0.99，表明 CK 的 3 个样本之间的重复性较好。ABA 的 3 个样本之间，ABA2 和 ABA3 之间重复性较好，但与 ABA1 重复性较差。进一步通过主成分分析（Principal Compo-nent Analysis，PCA）发现，ABA 处理与 CK 之间发生了明显的分离（图 1-B）。上述结果表明，代谢组测试结果可用于进一步差异代谢物筛选分析。2.2代谢组代谢物类别分析为明确 ABA 处理后青花菜芽苗代谢物的变化趋势，通过 UPLC-MS 平台广泛靶向代谢组技术对样品中的代谢物进行鉴定。基于自建数据库对处理组和对照组样本的代谢物进行质谱定性定量分析，通过 3 重 4 级杆筛选共检测出 14 类共 1875 种代谢物，其中苯及其衍生物（Benzene and substitutedderivatives）446 种、酚酸类（Phenolic acids）174 种、核苷酸及其衍生物（Nucleotides and derivatives）80种、黄酮（Flavonoids）212 种、醌类（Quinones）24 种、木脂素和香豆素（Lignans and Coumarins）73 种、脂质（Lipids）200 种、有机酸类（Organic acids）102 种、生物碱（Alkaloids）197 种、鞣类（Tannins）5 种、萜类（Terpenoids）78 种、其 他（Others）284 种（图2-AB）。基于 Fold change 2 或 0.5 且 p-value 1 且 padj 0.05 作为筛选标准，共筛选出 799 个差异表达基因（546 个下调，253个上调）（图 4-A）。DEGs 的 GO 富集结果显示，细胞组成（Cellular component，CC）主要富集在含蛋白质复合物（Protein-containing complex）、细胞解剖学实体（Cellular anatomical entity），生物过程（Biologi-cal process，BP）主要富集在细胞过程（Cellular pro-cess）、应激反应（Response to stimulus）、代谢过程（Metabolic process），分子功能（Molecular Function，MF）主要富集在结合（Binding）、催化活性（Catalyt-ic activity）、转录调节活性（Transcription regulatoractivity）（图 4-B）。DEGs 的 KEGG 富集结果显示，差异表达基因主要富集于次生代谢的生物合成（Biosynthesis of secondary metabolites）、植物-病原体相互作用（Plantpathogen interaction）、MAPK 信号（MAPK signaling pathwayplant）、植物激素信号转导（Plant hormone signal transduction）等通路（图4-C）。为筛选直接或间接调控黄酮类化合物生物合成的关键基因，对黄酮合成通路，前体物质苯丙烷合成通路以及 ABA 合成通路进行差异表达基因筛选。结果显示，黄酮合成通路共筛选到 1 个下调表达的 DEG；前体物质苯丙烷合成通路筛选到 5 个DEGs，其中 3 个上调表达，2 个下调表达，植物激素信号传导通路中筛选到 32 个 DEGs，其中 ABA 合成相关 DEGs 共 7 个，1 个上调表达，6 个下调表达（图 4-D）。表 1测序产出统计Table 1Sequencing output statistics样品名称SampleCK1CK2CK3ABA1ABA2ABA3原始 reads 数Raw reads56 289 22853 662 86671 340 10459 298 48269 703 57271 949 850过滤后的 reads 数Clean reads54 689 11052 126 59269 312 20257 615 20667 933 93070 291 04697.8297.8397.7297.7297.6697.66Q20 的比例Q20 rate/%Q30 的比例Q30 rate/%93.5793.6393.3993.3893.2793.27GC 含量GC content/%48.1248.0348.0747.7747.7447.78比对率Mapping rate/%87.8787.9687.7787.8287.9087.94AB注：A.样本相关性图；B.PCA 图。Note:A.Sample correlation chart;B.PCAchart.图 3转录组分析相关图Fig.3Correlation diagram of transcriptome analysisCK1CK2CK3ABA1ABA2ABA3CK1CK2CK3 ABA1 ABA2ABA31.00.90.80.70.60.50.40.30.20.10.05000-500PC2（14.48%）-200-1000100200PC1（44.79%）40第3期，等：黄酮类物质对外源ABA的响应机制试验研究注：A.火山图；B.GO 富集图；C.KEGG 通路图；D.38 种关键基因热图。Note:A.Volcano map;B.GO enrichment map;C.KEGG pathway map;D.38 key gene heat map.图 4转录组通路相关图Fig.4Transcriptome pathway correlation diagram2.5转录组和代谢组的联合分析代谢组分析数据显示，外源 ABA 处理后青花菜芽苗中儿茶素没食子酸酯、表儿茶素没食子酸酯和桑色素含量明显升高。同时，基于转录组测序结果，从黄酮合成通路、前体物质苯丙烷合成通路以及 ABA 合成通路中共筛选出 13 个 DEGs。将上述13 个 DEGs 和明显升高的 3 种黄酮类化合物进行皮尔逊相关系数分析，结果显示上述 13 个基因与 3种黄酮类化合物均满足|PCC|0.80 且 p-value 0.05 的筛选标准，将上述基因作为直接或间接调控黄酮类化合物生物合成的候选基因，其中黄酮合成通路中有 1 个基因，苯丙烷合成途径中有 5 个基因，ABA 合成通路中有 7 个基因，如表 2 所示。基于转录-代谢联合分析得到 coefficient 值及p-value 值，结 果 显 示 LOC106337270、LOC106329559、LOC106326133 的表达特征与儿茶唐晨晨，等：代谢组和转录组联合解析青花菜芽苗黄酮类物质对外源ABA的响应机制ABCD4003002001000-Log10（padj）-10-50510Log（FC）0.020.040.060.0810-1Down 546UP 253No 30949数量5004003002001000BPCCMFPlant hormonesignaltransductionPhenylpropanoidBiosynthesisFlavonoidbiosynthesisLOC106326080LOC106296698LOC106321283LOC106340102LOC106306115LOC106340506LOC106312167LOC106329361LOC106313262LOC106327271LOC106329504LOC106316197LOC106332259LOC106305493LOC106316246LOC106295827LOC106335466LOC106310400LOC106296156LOC106298210LOC106308136LOC106315944LOC106296982LOC106337270LOC106292610LOC106299030LOC106295669LOC106308242LOC106317377LOC106313324LOC106321330LOC106302163LOC106301902LOC106329559LOC106326133LOC106322834novel.3636novel.2982CK1CK2CK3ABA1ABA2ABA3Cellular processBiological regulationResponse to stimulusmetabolic processMulticellular organismal processDevelopmental processRegulation of biological processABCD4003002001000-Log10（padj）-10-50510Log（FC）0.020.040.060.0810-1Down 546UP 253No 30949数量5004003002001000BPCCMFPlant hormonesignaltransductionPhenylpropanoidbiosynthesisFlavonoidbiosynthesisLOC106326080LOC106296698LOC106321283LOC106340102LOC106306115LOC106340506LOC106312167LOC106329361LOC106313262LOC106327271LOC106329504LOC106316197LOC106332259LOC106305493LOC106316246LOC106295827LOC106335466LOC106310400LOC106296156LOC106298210LOC106308136LOC106315944LOC106296982LOC106337270LOC106292610LOC106299030LOC106295669LOC106308242LOC106317377LOC106313324LOC106321330LOC106302163LOC106301902LOC106329559LOC106326133LOC106322834novel.3636novel.2982CK1CK2CK3ABA1ABA2ABA3AB4003002001000-Log10（padj）-10-50510Log（FC）Down 546UP 253No 30949数量5004003002001000BPCCMFAB4003002001000-Log10（padj）-10-50510Log（FC）Down 546Up 253No 30949数量5004003002001000BPCCMFReproductive processReproductionNegative regulation of biological processPositive regulation of biological processLocalizationGrowthImmune system processRhythmic processMulti-organism processSignalingInterspecies interaction between organismsDetoxificationLocomotionCarbohydrate utilizationCellular anatomical entityProtein-containing complexBindingCatalytic activityTranscription regulator activityTransporter activityMolecular function regulatorMolecular transducer activityMolecular adaptor activityAntioxidant activityTranslation regulator activityStructural molecule activityPlantpathogen interactionMAPK signaling pathway plantCarotenoid biosynthesisOther glycan degradationPlant hormone signal transductionCircadian rhythm plantRiboflavin metabolismBiosynthesis of various plant secondary metabolitesZeatin biosynthesisUbiquinone and other terpenoidquinone biosynthesisTyrosine metabolismStarch and sucrose metabolismPantothenate and CoA biosynthesisNicotinate and nicotinamide metabolismFolate biosynthesisCysteine and methionine metabolismCyanoamino acid metabolismBiosynthesis of unsaturated fatty acidsBiosynthesis of secondary metabolitesalphaLinolenic acid metabolismp-value1.000.750.500.250.00数量Number1020304050p-value1.000.750.500.250.00数量Number10203040500.020.040.060.0841中国瓜菜第37卷试验研究素没食子酸酯、表儿茶素没食子酸酯和桑色素的含量变化呈正相关。使用 Cytoscape 3.10 绘制 PPI 互作网络图，如图 5 所示，结果显示，LOC106337270、LOC106329559、LOC106326133 均发生了上调，推测儿茶素没食子酸酯、表儿茶素没食子酸酯和桑色素 的 生 物 合 成 可 能 受LOC106337270、LOC106329559、LOC106326133 基因的正向调控，基因注释结果显示，上述 3 个基因分别注释到野生甘蓝基因组数据库的 PYL4-like、CAD8 和 Peroxi-dase58-like。与 此 同 时，LOC106292610、LOC106299030、LOC106295669、LOC106308242、LOC106317377、LOC106313324、LOC106301902、LOC106322834、Novel.3636、Novel.2982 的表达特征与儿茶素没食子酸酯、表儿茶素没食子酸酯和表 2联合分析基因筛选表Table 2Gene screening table for joint analysis通路PathwayPlant hormone signal transductionPhenylpropanoid biosynthesisFlavonoid biosynthesis基因 IDGene IDLOC106337270LOC106292610LOC106299030LOC106295669LOC106308242LOC106317377LOC106313324LOC106301902LOC106329559LOC106326133LOC106322834Novel.3636Novel.2982描述DescriptionAbscisic acid receptor PYL4-likeProtein phosphatase 2C 3Putative disease resistance proteinProtein phosphatase 2C 37Protein phosphatase 2C 3-likeDisease resistance protein TAO1-likeAbscisic acid-insensitive 5-like protein 6UDP-glycosyltransferase 84A1Cinnamyl alcohol dehydrogenase 8Peroxidase 58-likeCinnamoyl-CoAreductase 2-likeTetraketide alpha-pyrone reductase 1-likeMalonyl-CoA基因名Gene namePYL4-likePP2C-3-PP2C-37PP2C3-likeTAO1-likeABI5-likeUDP84A1CAD8Peroxidase 58-likeCCR2-likePAR-likeHCTLog2Fold change（ABA/CK）1.36-1.47-2.03-1.13-1.07-1.35-1.04-1.282.366.45-1.13-1.21-1.01图 5联合分析 PPI 图Fig.5Joint analysis of PPI chartsLOC106317377LOC106313324LOC106329559LOC106326133LOC106295669LOC106308242LOC106299030LOC106292610LOC106337270LOC106322834Novel.3636Novel.2982表儿茶素没食子酸酯Epicatechin gallate桑色素Morin儿茶素没食子酸酯Catechin gallateLOC106301902基因 Gene代谢物 Metabolome上调 Up regulation下调 Down regulating42第3期，等：黄酮类物质对外源ABA的响应机制试验研究桑色素含量呈负相关，推测上述基因可能对该 3种黄酮类物质的生物合成具有负向调控作用。3讨论与结论黄酮类化合物是植物界中广泛存在的一类重要的次生代谢产物，几乎存在于所有植物的根、茎、叶、花和种子中21，在许多生理过程和环境响应中起到至关重要的作用22，且其合成积累易受到多种环境因素影响8-23。当植物遭受逆境胁迫时，植物体内的黄酮、黄酮醇、黄烷醇和花青素会被诱导合成，以增强植物的抗氧化能力24。此外，不同的黄酮类化合物可以预防肿瘤和炎症反应起到抗癌作用25。植物激素脱落酸在非生物胁迫中发挥着重要作用，因此也被称为“应激激素”26，其会诱导气孔的闭合以及作为一种化学信号参与植物的生长发育27。有研究报道，外源 ABA 可通过影响植物内源 ABA 的合成，通过促进次生代谢产物的合成以提高植物对逆境的抗性，减缓胁迫伤害24。为探究外源 ABA 促进青花菜芽苗黄酮类化合物生物合成的作用机制，笔者的试验借助广泛靶向代谢组和转录组测序技术分析了外源 ABA 处理后青花菜芽苗中黄酮类化合物差异代谢物及差异基因。经外源 ABA 处理后，青花菜芽苗代谢物中差异数量最多的为黄酮类化合物。有研究报道，植物经非生物胁迫会激活苯丙烷生物合成途径，进而作为黄酮类化合物的前体物质影响其生物合成。通过对拟南芥进行转录组学和代谢组学分析，干旱胁迫会调节苯丙烷途径主要酶的关键基因，从而诱导类黄酮的积累28。因此，当对青花菜芽苗喷施外源 ABA 后，黄酮类化合物合成的变化可能是由苯丙烷合成途径引起的。黄酮类化合物结构多样，其基本结构是糖苷元，可通过酶促修饰产生结构