【研究背景】氮素是植物正常生长发育的基本元素,是植物中氨基酸、蛋白质、叶绿素、核酸以及一些辅酶因子的组成部分,对植物的代谢有着重要作用。然而,土壤氮素含量贫瘠是目前农业的一个难题,氮素缺乏严重影响着作物产量及籽粒品质。植物在长期的进化中,对各种非生物胁迫产生了一定抵御能力。这种抵御机制的基础便是植物体内的成千上万种的代谢产物,通过种类及含量的变化调控来适应不利的生长环境。植物代谢组学作为一门新兴的"组学"技术,旨在研究生物体或组织甚至单个细胞的全部小分子代谢物成分及动态变化,并对其进行定性、定量的分析,找出代谢变化的规律,正广泛应用于植物抗逆性研究中。【材料与方法】100—200字本研究以小麦为研究对象,选用郑麦366和矮抗58两个品种,运用代谢组学的方法,利用UPLC-Q/TOF检测平台,对正常施氮及低量施氮两个处理下的样品进行了非靶向性的代谢组学对比分析。对检测平台获得的代谢组学数据进行主成分、偏最小二乘法化学计量学统计分析,筛选出不同处理之间的生物标记物。【结果与分析】通过PCA对UPLC-Q/TOF平台数据进行分析结果显示:低氮胁迫下的样品与正常施氮下的样品因代谢产物的种类和数量不同而产生了明显分离,一组是正常施氮下的小麦样品,另外一组是低量施氮的小麦样品。通过OPLS-DA对数据挖掘,进一步筛选出对分类具有重要贡献作用的生物标记性代谢产物。根据UPLC-Q/TOF系统所获得的精准分子量、二级质谱下的碎片离子结构,与一些质谱鉴定有关的网路数据库(KEG-G,MassBank,Pubmeb)和相关文献进行对比,最终筛选鉴定出麦黄酮(Tricin)、木犀草素(1uteolin)、芹黄素(apigenin)、槲皮素(quercetin)等11种生物标记物。以11种生物标记物的相对离子强度为标准,对低氮胁迫与正常施氮条件下的含量做数量分析,结果显示:所有的差异代谢标记物在低氮处理以及正常施氮下样品中的含量存在极显著性差异(p≤0.01);对于在同一氮素水平来讲,不同品种间其代谢标记物含量没有存在显著性差异。11种生物标记物绝大部分属于黄酮类化合物及其派生物,其在低氮条件下含量的增高与植物的抗逆性相关,是植物对非生物胁迫的一种适应性。【结论】本实验结果证实了利用UPIC-Q/TOF代谢平台研究小麦在非生物胁迫下代谢产物变化的可行性,同时从分子机制水平为小麦在不利环境下产量及品质的提高提供理论支持。