绿豆芽转录代谢关联分析及光信号调控微营养素变化规律

作     者：卢燕燕 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郭新波

授予年度：2020年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083203[工学-农产品加工及贮藏工程] 

主      题：绿豆芽 多组学 光调控 维生素 多酚 

摘      要：绿豆是我国传统经济作物,本文研究绿豆荚果发育过程维生素C及多酚类物质的代谢变化规律,结合多组学分析绿豆芽萌发过程的代谢调控网络,探究光调控强化绿豆芽营养品质的代谢规律。主要结果如下:(1)在绿豆荚果发育过程中,开花后8天的抗坏血酸、没食子酸、黄豆黄苷和总酚含量最高,VTC2和GME基因的协同作用对绿豆开花后8和17天的抗坏血酸含量增加至关重要,PAL、CHS和IFS基因表达与黄豆苷元、黄豆黄苷和总酚含量呈强正相关。(2)对绿豆芽萌发过程的代谢调控网络进行转录组和代谢组关联分析,发现绿豆芽形态建成过程中细胞分裂、环境胁迫、遗传信息加工、代谢调控等124个通路受到显著调控,涉及植物激素信号调控、一碳代谢、TCA循环、淀粉-蔗糖代谢以及氨基酸的生物合成等;进一步的研究发现,GA3和IAA在种子萌发早期过程发挥主要作用。(3)萌芽显著提高绿豆的维生素C、叶酸、类胡萝卜素和维生素E含量,绿豆芽的这些维生素含量比绿豆种子高达数倍。光照在一定程度上促进维生素的积累,特别是光周期条件;抗坏血酸、叶酸、类胡萝卜素和维生素E(α-生育酚)在半光条件发芽6天时有最高含量,分别是绿豆初始含量的9.5、6.3、15.4和2.6(25.9)倍。(4)维生素代谢途径的关键酶基因对控制植物中的维生素水平和改善植物的营养品质非常重要。光信号对绿豆芽维生素C、叶酸、维生素E和类胡萝卜素的合成代谢具有明显的调控作用。维生素C代谢途径关键基因PMI、GME、GLDH、Gal UR、DHAR和AO的表达与光响应绿豆发芽过程维生素C含量变化有紧密相关性。叶酸代谢途径关键基因GTPCH、ADCS、HPPK和DHFR对光信号敏感并对叶酸合成有调控作用。PDS和CHYB对光信号响应并对玉米黄质的合成有影响,LCYB是合成β-胡萝卜素的关键基因,LUT5、LUT1和ZE的表达与光调控叶黄素合成相关。维生素E代谢途径关键基因HPT、TC和TMT的表达与α-生育酚在光周期条件下的显著增加有关。另外,维生素之间存在相互作用,在半光和恒暗处理下,ASA、叶酸、维生素E(α-生育酚)和类胡萝卜素存在协同作用;而在恒光条件下,维生素C抑制维生素E和类胡萝卜素的积累。