【目的】揭示小麦抗条锈病反应中叶绿体代谢物变化,明确小麦叶绿体关键代谢产物在抗条锈病中的作用。【方法】以小麦品种水源11为试验材料,设置喷施无菌水(对照组)和接种条锈菌(Puccinia striiformis f. sp. tritici)生理小种CYR23(试验...【目的】揭示小麦抗条锈病反应中叶绿体代谢物变化,明确小麦叶绿体关键代谢产物在抗条锈病中的作用。【方法】以小麦品种水源11为试验材料,设置喷施无菌水(对照组)和接种条锈菌(Puccinia striiformis f. sp. tritici)生理小种CYR23(试验组),提取喷施后48和72 h(hour post infection,hpi)的小麦叶绿体,利用超高液相色谱串联质谱(UHPLC-MS/MS)进行广泛非靶向代谢组学分析,通过主成分分析和相关性分析展示各组间和组内样本的差异性与相关性,并采用正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)模型的VIP(variable importance in projection)值来评估抗病组与对照组的叶绿体代谢物差异;通过京都基因与基因组百科全书(KEGG)数据库对叶绿体差异代谢物进行通路富集分析,探究小麦在条锈病抗性反应中叶绿体的主要代谢通路。【结果】代谢组数据质量可靠,组内样品重复性好,且组间样品存在差异。共检测到1 496种代谢物,主要包括脂质及类脂分子、有机酸及其衍生物、有机杂环化合物、苯丙类和聚酮类物质、有机氧化物、苯类化合物等。不同组间代谢物种类较为相似,但在不同侵染时间代谢物含量变化显著。在48 hpi与对照组(CK)中,差异代谢物有121种,包括21种上调代谢物和100种下调代谢物;72 hpi与CK组中,差异代谢物有58种,其中35种上调,23种下调;72与48 hpi组中,差异代谢物有53种,其中33种上调,20种下调。不同侵染时间48 hpi vs CK与72 hpi vs CK也共有4种差异代谢物。KEGG分析发现差异代谢物富集到多条代谢通路,其中亚油酸代谢通路中的亚油酸在接种条锈菌48和72 h后均上调表达,两个时间点分别上调表达2.75和2.93倍,表明亚油酸受条锈菌诱导持续合成。【结论】叶绿体中响应小麦抗条锈病的主要代谢物有脂质和脂肪酸及其衍生物、有机酸及其衍生物、有机氧化物和苯丙类、聚酮类物质,其中亚油酸可能在小麦持续抵抗条锈病过程中起重要作用。展开更多
文摘【目的】揭示小麦抗条锈病反应中叶绿体代谢物变化,明确小麦叶绿体关键代谢产物在抗条锈病中的作用。【方法】以小麦品种水源11为试验材料,设置喷施无菌水(对照组)和接种条锈菌(Puccinia striiformis f. sp. tritici)生理小种CYR23(试验组),提取喷施后48和72 h(hour post infection,hpi)的小麦叶绿体,利用超高液相色谱串联质谱(UHPLC-MS/MS)进行广泛非靶向代谢组学分析,通过主成分分析和相关性分析展示各组间和组内样本的差异性与相关性,并采用正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)模型的VIP(variable importance in projection)值来评估抗病组与对照组的叶绿体代谢物差异;通过京都基因与基因组百科全书(KEGG)数据库对叶绿体差异代谢物进行通路富集分析,探究小麦在条锈病抗性反应中叶绿体的主要代谢通路。【结果】代谢组数据质量可靠,组内样品重复性好,且组间样品存在差异。共检测到1 496种代谢物,主要包括脂质及类脂分子、有机酸及其衍生物、有机杂环化合物、苯丙类和聚酮类物质、有机氧化物、苯类化合物等。不同组间代谢物种类较为相似,但在不同侵染时间代谢物含量变化显著。在48 hpi与对照组(CK)中,差异代谢物有121种,包括21种上调代谢物和100种下调代谢物;72 hpi与CK组中,差异代谢物有58种,其中35种上调,23种下调;72与48 hpi组中,差异代谢物有53种,其中33种上调,20种下调。不同侵染时间48 hpi vs CK与72 hpi vs CK也共有4种差异代谢物。KEGG分析发现差异代谢物富集到多条代谢通路,其中亚油酸代谢通路中的亚油酸在接种条锈菌48和72 h后均上调表达,两个时间点分别上调表达2.75和2.93倍,表明亚油酸受条锈菌诱导持续合成。【结论】叶绿体中响应小麦抗条锈病的主要代谢物有脂质和脂肪酸及其衍生物、有机酸及其衍生物、有机氧化物和苯丙类、聚酮类物质,其中亚油酸可能在小麦持续抵抗条锈病过程中起重要作用。
