干旱胁迫下紫花苜蓿抗旱性评价及代谢组学分析

作者：柴华; 杨曌; 李红; 申忠宝; 钟鹏; 李莎莎; 王晓龙; 徐艳霞; 张杨; 宋敏超; 吴玥; 王锐

来源：黑龙江畜牧兽医, 2023, (07): 94-137.

DOI：10.13881/j.cnki.hljxmsy.2022.04.0010

• 紫花苜蓿
• 抗旱
• 隶属函数法
• 代谢组学
• 代谢通路

为了探讨干旱胁迫下紫花苜蓿的抗旱性及代谢响应，试验选取5个紫花苜蓿品种(肇东苜蓿、龙牧801、龙牧803、冰驰、WL319HQ),分别用浓度为30%聚乙二醇-6000(polyethylene glycol-6000, PEG-6000)溶液浸泡模拟干旱胁迫，0,6,12 h后取紫花苜蓿幼苗叶片样品，测定脯氨酸(Pro)、可溶性蛋白(SP)、丙二醛(MDA)含量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性。利用主成分分析法及隶属函数法对5个紫花苜蓿品种抗旱性进行评价，计算隶属函数值。以评定出的抗旱性最强的紫花苜蓿品种为研究对象，取模拟干旱胁迫处理0,6,12 h后幼苗叶片样品(即CK、DT-6、DT-12),采用气相色谱结合飞行时间质谱方法进行检测，利用相关软件分析代谢物质及代谢通路变化。结果表明：干旱胁迫6 h,龙牧801 SP含量最高，为40.21 mg/g。干旱胁迫12 h,龙牧803 Pro、MDA含量及CAT和POD活性最高，分别为674.10μg/g、21.09 nmol/g、0.21μmol/(min·mg)、21.09μmol/(min·mg);龙牧801 SOD活性最高，为117.32 U/mg。6个抗旱指标应用主成分分析，前两个主成分的累积贡献率为82.745%,因此可选取前两个主成分作为5个紫花苜蓿种质资源抗旱性评价的综合指标。依据隶属函数法评定的抗旱性强弱顺序为肇东苜蓿>龙牧801>龙牧803>冰驰>WL319HQ,其中肇东苜蓿抗旱性最强，因此选择肇东苜蓿进行代谢组学分析。干旱胁迫6 h, CK与DT-6样品中的已知差异代谢物为29个，其中上调7个，下调22个；干旱胁迫12 h, CK与DT-12样品中的已知差异代谢物为10个，其中上调7个，下调3个；干旱胁迫6 h和12 h, DT-6与DT-12样品中的已知差异代谢物为16个，其中上调3个，下调13个。通过代谢通路的影响因子筛选出13条通路：柠檬酸循环，光合生物碳固定通路，丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢，缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的生物合成，甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢，磷酸戊糖通路，丙酮酸代谢，糖酵解或糖异生，乙醛酸和二羧酸代谢，苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成，淀粉和蔗糖代谢，半乳糖代谢，苯丙素的生物合成，其中柠檬酸循环，甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸代谢和丙酮酸代谢为干旱胁迫6 h和12 h条件下共同存在的代谢通路。说明这3条代谢通路与肇东苜蓿抗旱性密切相关。

• 单位
  黑龙江省农业科学院