论文部分内容阅读
芥子油苷是主要存在于十字花科植物中的一类植物次生代谢物质,具有重要的生物学功能,如参与植物自体免疫反应,与植物对病原微生物侵染或昆虫攻击的防卫反应有关,并具有抗癌活性等。芥子油苷的生物合成与代谢是一个非常复杂的过程,受到多种信号分子的精细调控,关于其代谢调控网络的研究已成为该研究领域中的一个新的热点。糖不仅可以作为营养为生物体生长发育提供物质和能量,还是一种重要的信号分子广泛参与调控生物体生长发育、新陈代谢和抗性反应等重要的生命活动进程。目前国内外对糖信号与芥子油苷互作方面的研究尚属空白,本文以葡萄糖信号转导组分以及芥子油苷生物合成及调节因子相关突变体为材料,研究了葡萄糖调控芥子油苷生物合成的机理；其次,通过植物激素外源处理与相关激素突变体结合,研究了植物激素在葡萄糖诱导的芥子油苷生物合成中的作用；最后。本文还研究了葡萄糖对十字花科蔬菜中芥子油苷等功能成分的影响,把理论应用于实践。所取得的主要结果如下:
1.在拟南芥中研究了葡萄糖对芥子油苷生物合成的调控机制。结果表明葡萄糖可以显著诱导芥子油苷的生物合成,其中以5％浓度的葡萄糖处理三天时效果最好。葡萄糖对芥子油苷调节因子的诱导在处理后6h即达到最高值,而对其关键生物合成基因的诱导则在处理后48h才达到最高值,说明葡萄糖可能以信号形式首先被芥子油苷调节因子感知,调节因子再进而影响生物合成基因的表达。葡萄糖信号转导相关组分RGS1、AB14和AB15的相应突变体中葡萄糖诱导的脂肪族或吲哚族芥子油苷的生物合成显著低于野生型,说明它们分别参与葡萄糖对脂肪族和吲哚族芥子油苷的调控。芥子油苷调节因子MYB28和MYB29是葡萄糖调控脂肪族芥子油苷过程中的关键基因,葡萄糖处理后不仅两个基因的表达显著上调,而且葡萄糖不能诱导myb28myb29双突变体中脂肪族芥子油苷的合成。葡萄糖信号转导组分AB14的突变体中葡萄糖对吲哚族芥子油苷调节因子MYB34表达的诱导几乎完全被抑制,说明两者可能互作调控吲哚族芥子油苷的生物合成。
2.以植物激素外源处理的方式以及相关激素突变体为材料,研究了植物激素在葡萄糖诱导的芥子油苷生物合成中的作用,发现植物激素与葡萄糖信号以不同的互作模式调控对拟南芥中芥子油苷生物合成。其中外源水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(MeJA)和赤霉素(GA3)处理可显著促进芥子油苷的生物合成,并且可以增强葡萄糖对芥子油苷的诱导效果,表明它们可能与葡萄糖协同作用促进芥子油苷的生物合成。生长素(IAA)和乙烯前体(ACC)不论是单独处理还是与葡萄糖共同处理均显著抑制芥子油苷的生物合成,说明两者在影响芥子油苷合成的过程中与葡萄糖存在拮抗作用。突变体分析表明,IAA受体tirl突变体中葡萄糖诱导的芥子油苷合成增强,说明它参与IAA与葡萄糖的拮抗反应。而BR单独处理可以显著抑制芥子油苷的生物合成,但与葡萄糖共同处理时它的抑制效果则不显著。说明尽管它影响芥子油苷的生物合成,但可能不参与葡萄糖诱导的芥子油苷的生物合成过程。
3.以萝卜、芥兰和小白菜为材料,研究了葡萄糖对十字花科蔬菜芽菜和叶菜中功能成分的影响。结果发现,葡萄糖处理可以显著促进芥兰和小白菜芽菜中芥子油苷、总多酚、花青素的合成,并提高PAL活性及植株的抗氧化能力,促进萝卜芽菜中花青素的积累以及Vc的合成。葡萄糖对叶菜的影响则相对较小,仅对三种十字花科蔬菜的芥子油苷有较显著促进作用,而对其它功能成分未表现出明显的调控作用。因此,葡萄糖处理可以作为一种简单有效的手段促进十字花科蔬菜芽菜中功能成分的合成,从而提高其营养价值。