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黄芪是常用大宗中药材,根腐病的普遍发生严重阻碍其产业化发展。抗病育种是当前根腐病防治最经济安全且有效的方法。然而,由于抗病性指标缺失、传统抗性鉴定方法效率低下等原因,针对黄芪根腐病的抗病育种工作尚未开展。代谢组学作为生物标志物最有力的高通量筛选工具,在植物抗病标志物指认方面效果显著。本研究在建立锐顶镰刀菌F.acuminatum实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测体系和该菌侵染黄芪后苯丙烷途径关键酶活性变化的基础上,利用~1H NMR的非靶向和LC-MS的靶向代谢组学技术,分析F.acuminatum侵染后黄芪初级代谢产物和苯丙烷途径次级代谢产物的变化,以此来指认黄芪抗F.acuminatum侵染的相关代谢产物,以期为黄芪的抗病育种和建立高效的抗性鉴定方法提供指标参考和思路。本论文的研究内容及结果如下:1.基于EF-1α基因序列设计了F.acuminatum的特异性引物,建立了该病菌的SYBR Green I实时荧光定量PCR(Real-time qPCR)检测体系。该方法特异性强,检测灵敏度高,为0.002ng/μL,可在F.acuminatum接种黄芪根1h后即检测出其生物量。2.幼苗浸根法接种F.acuminatum,采用分光光度法测定苯丙烷途径关键酶PAL、C4H及4CL活性的动态变化。结果表明,F.acuminatum侵染黄芪后,PAL、C4H和4CL的活性均在21d时显著高于对照,表明F.acuminatum侵染黄芪过程中,苯丙烷途径的关键酶被激活。3.基于~1H NMR的非靶标代谢组学技术,共指认出24个化合物,经多元统计分析获得12个差异代谢物,其中氨基酸类5个:缬氨酸、精氨酸、苯丙氨酸、甘氨酸、色氨酸;有机酸类4个:柠檬酸、苹果酸、牛磺酸及乙酸;糖类2个:果糖和蔗糖;其他1个:胆碱。将差异代谢物在0-21d内的含量变化率与F.acuminatum在黄芪植株内的DNA生物量进行相关性分析,结果表明:果糖、蔗糖、牛磺酸及苹果酸为潜在抗F.acuminatum侵染的相关代谢产物。4.基于LC-MS的靶向代谢组学技术,对9种苯丙烷类次级代谢物的含量变化进行测定,经多元统计分析获得3个差异代谢物:毛蕊异黄酮、毛蕊异黄酮葡萄糖苷及芒柄花苷。将这3种差异代谢物的含量变化率与F.acuminatum的DNA生物量进行相关性分析,结果表明,毛蕊异黄酮葡萄糖苷是最具可能的与黄芪抗性相关的代谢产物。5.蔗糖、果糖及牛磺酸与毛蕊异黄酮葡萄糖苷呈高度正相关,同时这四种化合物与DNA生物量呈负相关,说明病原菌侵染后初级代谢和次级代谢共同响应以抵御病原菌的侵染。对苯丙烷途径的代谢物含量变化率之间的相关性分析表明,以苯丙氨酸为起点的酚类和黄酮类化合物在代谢通路上对F.acuminatum的侵染发生整体响应,说明黄芪通过苯丙烷途径的激活,启动了对病原菌的抗性反应。