【摘要】：綠原酸是植物苯丙烷代謝途徑中的重要次生代謝產物之一,其含量與煙草品質形成密切相關,可提高煙株應對逆境脅迫時的抗逆性和抗氧化性。在生產實踐中,打頂可以顯著提高煙葉綠原酸含量,但其調控機理尚未清楚。因此,明確其合成的調控機制,對于提高煙草品質具有重要的意義。本研究以紅花大金元為試驗材料,首先對正常打頂(現蕾后10 d打頂)煙株綠原酸生物合成途徑的關鍵前體物進行靶向代謝組檢測,結合MetaboAnalyst 4.0可視化在線軟件進行代謝產物路徑分析。在此基礎上進一步分析不同時期打頂后綠原酸代謝通路上合成與降解關鍵酶的活性以及相關基因的表達量,研究打頂后綠原酸生物合成積累的反應類型及其在分子水平上的響應。最后通過添加外源生長素NAA和生長素極性運輸抑制劑NPA,明確打頂后生長素含量的變化對煙葉綠原酸合成積累的影響。為明確打頂誘導煙葉綠原酸合成積累的生理機制,定向調控煙草中綠原酸的生物合成從而改善烤煙品質提供參考。主要結果如下:1.通過靶向代謝組檢測到了13種苯丙烷代謝組分,與未打頂煙株相比,打頂處理煙葉中肉桂酸、對-香豆�？崴�、咖啡酸和綠原酸含量上升幅度較大,而L-苯丙氨酸、咖啡酰O-葡萄糖苷、香豆素含量則顯著下降,MetaboAnalyst分析表明這些物質主要參與了16條代謝途徑,其中最主要的是苯丙烷代謝途徑。在打頂后第3 d時,綠原酸合成途徑中的關鍵酶PAL、4CL、C4H、HQT和HCT活性顯著升高。進一步分析表明打頂可能增強了苯丙烷途徑代謝向綠原酸合成支路中的轉化效率,而相應的減弱了與綠原酸途徑存在競爭關系的香豆素分支的流速。同時MetaboAnalyst分析表明打頂誘導煙葉綠原酸合成的關鍵代謝通路是在HCT的催化下生成對-香豆�？崴�,隨后經C3H羥基化作用生綠原酸。2.為了進一步研究打頂誘導煙葉綠原酸合成積累的反應類型,本研究分別在苗期和現蕾后10d進行打頂處理,發(fā)現與同時期未打頂處理相比,苗期打頂處理的煙葉中綠原酸等多酚類物質含量顯著降低,PAL、PPO和POD活性升高,4CL活性降低,PAL1、PAL4和4CL2表達量上調,分別上調2.6、1.8和1.5倍;現蕾后10 d打頂處理的煙葉中綠原酸等多酚類物質含量顯著升高,PAL、C4H、4CL和POD活性升高,PPO活性降低,PAL1表達量下調0.5倍。兩個時期打頂處理煙葉中PAL2、PAL3、C4H和4CL1表達量均上調,苗期打頂分別上調2.6、2.7、3.9和4.7倍,現蕾后打頂分別上調3.5、2.8、2和1.8倍。以上結果表明,打頂誘導煙葉綠原酸等多酚生物合成與生育期有關;并受PPO活性的調控。3.為明確打頂后生長素含量的變化對煙葉綠原酸合成積累的影響,本試驗研究了NAA和NPA處理后煙葉綠原酸與生長素含量間的變化規(guī)律,分析了綠原酸合成和降解關鍵酶的活性。結果表明,苗期打頂后內源IAA含量降低,綠原酸含量降低;現蕾后打頂煙葉IAA含量第3 d后呈降低趨勢,綠原酸變化規(guī)律與之相同。通過NAA和NPA回補試驗發(fā)現,打頂處理和NPA處理煙葉中內源IAA含量降低,POD和PPO活性升高,綠原酸含量降低;打頂+NAA處理煙葉中IAA含量升高,POD和PPO活性降低,綠原酸含量升高。與未打頂處理相比,其他幾個處理PAL、4CL、C4H、C3H和HQT活性升高。綜上所述,打頂后綠原酸含量與煙葉生長素含量變化密切相關,并受POD和PPO活性調控。
【圖文】：

圖 1.1 綠原酸的結構式Fig.1.1 The structure of chlorogenic acid1.4 煙草綠原酸生物合成研究進展.4.1 煙草綠原酸生物合成途徑綠原酸是咖啡酸與奎尼酸的反應產物。煙草中，綠原酸主要在葉片中合成（Z958）。目前，普遍認為綠原酸的生物合成主要有兩條途徑：第一條是在 HCT 的催-香豆�？崴�，隨后經 C3H 羥基化作用生綠原酸（Niggeweg et al，2005）（圖二條是咖啡酰苷作物活性中間體與奎寧酸酯交換生產綠原酸（Villegas et al，198）。也有報道認為存在第三條可能的途徑，即 HQT 催化咖啡酰輔酶 A 和奎尼酸通成綠原酸（Ulbrich et al，1979）（圖 1.2，，3）。

技術路線圖
【學位授予單位】：中國農業(yè)科學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S572

【參考文獻】

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本文編號：2659423