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叶用莴苣（Lactuca sativa L.）,又名生菜,是周年生产的重要蔬菜作物,倍受我国和欧美消费者推崇。叶用莴苣具有较高的营养价值,是糖基化类黄酮、酚酸、类胡萝卜素、抗坏血酸、生育酚及倍半萜内酯（如山莴苣素和山莴苣苦素）等健康促进成分的重要膳食来源。甘氨酸是土壤中游离氨基酸的主要成分,含量丰富且易被植物吸收利用,也是植物有机氮营养研究的模式氨基酸。本文以叶用莴苣为研究对象,建立了叶用莴苣代谢组分析方法及代谢物文库,绘制了代谢组草图;在水培条件下,探究了甘氨酸对叶用莴苣叶片初级和次级代谢物、转录水平及抗氧化活性的影响,解析了酚类化合物对甘氨酸的代谢响应机制。主要结果如下:1.酚类化合物是叶用莴苣种质资源间主要的差异代谢物评估了45份叶用莴苣种质资源的多酚总量,结果表明:皱叶莴苣多酚含量最高,其次为直立莴苣和奶油生菜,结球莴苣最低;红紫叶生菜多酚含量高于绿叶生菜。以30份叶用莴苣为材料,建立了基于GC×GC-TOF/MS和UPLC-IMS-QTOF/MS的叶用莴苣非靶向代谢组学分析手段并注释了171种代谢物。37种代谢物被鉴定为1级（已鉴定代谢物）,86种代谢物被鉴定为2级（推定注释代谢物）。差异代谢产物分析表明咖啡酰奎尼酸己糖异构体1和2、二氢咖啡酸己糖异构体2和3、二羟基苯甲酸、咖啡酰己糖异构体1、槲皮素-3-葡萄糖-6’’-醋酸盐异构体1和2、槲皮素-双乙酰基-己糖苷、槲皮素3-（6’’-丙二酰）-葡萄糖苷7-葡萄糖苷、槲皮素3-（6’’-丙二酰）-葡萄糖苷7-葡糖苷酸、槲皮素己糖苷葡糖醛酸异构体3、木犀草素-二葡萄糖苷、木犀草素-7-葡糖苷酸、木犀草素-葡糖苷酸-己糖苷和京尼平甙等16种代谢物的相对含量在皱叶莴苣与球型莴苣中差异显著。代谢物网络分析表明皱叶莴苣与球型莴苣间酚类物质合成途径差异显著,且两类叶用莴苣酚类代谢策略也显著不同。2.外源甘氨酸促进叶用莴苣糖苷化黄酮和黄酮醇积累将叶用莴苣在含有9 mmol/L硝态氮或9 mmol/L甘氨酸营养液中无菌培养4周。基于GC/MS和UPLC-IMS-QTOF/MS的非靶向代谢组学策略探究了甘氨酸和硝态氮处理下的叶用莴苣叶片的代谢谱差异,结果表明:甘氨酸和硝态氮处理下的叶用莴苣在类黄酮代谢、酚酸代谢、氨基酸代谢和三羧酸循环存在显著差异。与硝酸盐相比,甘氨酸促进了槲皮素3-葡萄糖苷、槲皮素3-（6’’-丙二酰基-葡萄糖苷）、木犀草素7-葡糖苷酸和木犀草素7-葡萄糖苷等糖苷化黄酮和黄酮醇、抗坏血酸和氨基酸（L-缬氨酸、L-亮氨酸、L-谷氨酰胺、天冬酰胺、L-丝氨酸、L-鸟氨酸、4-氨基丁酸、L-苯丙氨酸）的积累,但抑制部分酚酸（如二羟基苯甲酸己糖异构体1和2、菊苣酸及异构体）和三羧酸循环中间代谢产物（富马酸、苹果酸、柠檬酸和琥珀酸）的生物合成。甘氨酸作为氮源供应能极大地改善叶用莴苣的营养品质。3.甘氨酸诱导酚类合成关键基因上调,促进酚类物质生物合成采用无菌水培法,在缺氮、9 mmol/L硝态氮或9 mmol/L甘氨酸营养液中培养叶用莴苣30天,用以分析叶片转录组和酚类代谢物。通过转录组和代谢组学的关联分析,发现甘氨酸诱导酚类合成关键基因上调、黄酮及黄酮醇代谢途径增强,促进叶用莴苣叶片糖苷化的黄酮和黄酮醇积累。与等氮量的硝态氮对照相比,甘氨酸诱导叶用莴苣叶片酚类合成关键酶基因（LsPAL1、Ls4CL2、LsHCT、LsOMT1、LsCCoAOMT1、LsCHS、LsF3H、LsF3’H、LsFLS1和LsDFR）及大部分UDP-糖基转移酶基因转录水平上调,显著促进芹黄素、木犀草素及槲皮素糖苷化物及大部分酚酸的积累,显著增加叶用莴苣多酚和黄酮总量。与缺氮对照相比,甘氨酸上调部分关键酶基因（LsOMT1、LsCCoAOMT1、LsCHS、LsF3H、LsFLS1、LsDFR、LsUGFT78D2）和部分UDP-糖基转移酶基因表达,显著促进咖啡酸衍生物、木犀草素糖苷化物和部分槲皮素糖苷积累,但多酚总量和黄酮总量显著降低。4.外源甘氨酸促进叶用莴苣抗氧化物积累和抗氧化活性的提高采用无菌水培法,在含有4.5 mmol/L、9 mmol/L和18 mmol/L甘氨酸及9 mmol/L硝态氮（对照）的营养液中培养两个品种叶用莴苣（‘Shenxuan 1’和‘Lollo Rossa’）4周,用于测定不同处理下叶用莴苣叶片提取物的抗氧化物含量及抗氧化活性。与硝态氮对照相比,甘氨酸处理显著降低叶用莴苣鲜重;与4.5 mmol/L或18 mmol/L甘氨酸处理相比,9 mmol/L甘氨酸处理显著增加其鲜重。外源甘氨酸处理（‘Shenxuan 1’为18 mmol/L,‘Lollo Rossa’为9 mmol/L）相较对照（9 mmol/L硝态氮处理）能显著提高叶用莴苣叶片多酚总量、α-生育酚含量和抗氧化活性（FRAP、CAA和H2O2清除能力）。9 mmol/L和18 mmol/L甘氨酸浓度有利于叶用莴苣叶片中芹菜素、槲皮素和木犀草素糖苷及衍生物的积累,但抑制部分酚酸的合成。综上,本文应用GC×GC-TOF/MS和UPLC-IMS-QTOF/MS分析技术,建立了叶用莴苣非靶向代谢组学研究方法和叶用莴苣代谢物文库,注释了171种初级或次级代谢产物;通过比对化学对照品,鉴定了其中37种代谢物,极大地提升了叶用莴苣代谢物鉴定准确度。基于30份叶用莴苣资源代谢组草图的绘制,研究揭示酚类物质含量与组成是叶用莴苣资源间营养品质的主要差异。研究发现甘氨酸供应促进叶用莴苣叶片槲皮素3-、木犀草素7-、芹黄素3-等糖苷化物积累是增强其叶片提取物体外和细胞水平的抗氧化活性的物质基础。通过转录组和代谢组学的关联分析,发现甘氨酸诱导酚类合成关键基因上调、黄酮及黄酮醇代谢途径增强,促进叶用莴苣叶片糖苷化的黄酮和黄酮醇积累,导致抗氧化营养品质提升。叶用莴苣非靶向代谢组学方法的标准化和应用,为进一步开展叶用莴苣种质资源评价、挖掘生菜抗氧化品质有关的关键基因奠定了基础;研究结果在阐明甘氨酸对叶用莴苣酚类物质生物合成的影响机制、指导叶用莴苣品种选择和肥料的合理施用具有实际意义。