芥蓝芽菜中芥子油苷代谢产物功能分析及其调节因子BoaMYB28互作蛋白的筛选

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芥蓝(Brassica oleracea var.alboglabra)是我国特产的蔬菜之一,是重要的芸薹属蔬菜作物。芥蓝芽菜营养丰富,特别是富含芥子油苷(glucosinolate,GLS)等生物活性物质,生长周期短且易于栽培,已成为芥蓝优质高效的新型生产方式。芥子油苷是广泛分布在十字花科植物中的一类重要的次生代谢物质,芥子油苷及其降解产物具有多种生物学功能,影响蔬菜风味并具有抗癌功效。MYB28是脂肪族芥子油苷重要的调节因子。目前对于芥蓝芽菜的风味品质及抗癌活性与芥子油苷及其降解产物组分的对应关系尚不明确。芸薹属蔬菜不同品种间芥子油苷的代谢具有一定差异,但目前这方面的研究大多集中于芥子油苷本身,而关于不同品种间芥子油苷降解产物组分和含量的影响却鲜有研究,在芥蓝中更是未见报道。本文以芥蓝芽菜为材料,在探究不同品种芥蓝芽菜中芥子油苷及其降解产物代谢模式的基础上,分析了芥子油苷及其降解产物与芥蓝芽菜风味形成和抗癌活性的关系。并通过酵母双杂交筛选了Boa MYB28的互作蛋白,以期为后续在芥蓝和其它芸薹属蔬菜中进一步开展芥子油苷调控网络、功能分析和品质改良等研究提供理论依据和技术指导。主要研究结果如下:1.芥蓝芽菜不同品种之间芥子油苷及其降解产物的组分和含量差异明显。在22个不同品种的芥蓝芽菜中分别鉴定到13种芥子油苷和16种芥子油苷降解产物,发现不同品种的芥子油苷及其降解产物的含量分别介于5.51-104.57μmol/g DW和1.13-16.73μmol/g FW,具有明显的差异。脂肪族芥子油苷和上皮环硫腈分别是最主要的一类芥子油苷和芥子油苷降解产物,分别占到总芥子油苷含量的85%以上和总降解产物含量的76%以上,其中3-丁烯基芥子油苷是含量最为丰富的一种芥子油苷,而3-丁烯基芥子油苷的降解产物1-氰-3,4-上皮环硫戊基腈则是含量最为丰富的芥子油苷降解产物。芥蓝芽菜不同品种间总脂肪族芥子油苷含量的差异较大,而总吲哚族芥子油苷含量的差异较小,表明遗传因素对于脂肪族芥子油苷代谢的影响较大,而对吲哚族芥子油苷代谢的影响则相对较小。此外,BOA 3和BOA 10这两个品种与其他芥蓝品种相比,其芽菜中具有较高含量的芥子油苷降解产物,尤其是上皮环硫腈和异硫代氰酸盐,因此可能作为未来芥蓝育种的优良候选品种。2.3-丁烯基芥子油苷和吲哚-3-甲基芥子油苷影响芥蓝芽菜的苦味。根据芥子油苷及其降解产物含量的高低选取13个不同品种的芥蓝芽菜进行品尝实验,并分析芥蓝芽菜风味品质和芥子油苷及其降解产物间的相关性,发现3-丁烯基芥子油苷和吲哚-3-甲基芥子油苷与芥蓝芽菜的苦味之间具有显著的相关性,表明3-丁烯基芥子油苷和吲哚-3-甲基芥子油苷影响芥蓝芽菜的苦味。此外,BOA 1和BOA 13这两个品种与其他芥蓝品种相比,其芽菜的苦味和辛辣味程度最轻,因此可能作为未来芥蓝育种的优良候选品种。3.芥蓝芽菜的抗癌活性与1-氰-3,4-上皮环硫戊基腈有关。通过抑瘤实验测定不同品种芥蓝芽菜的芥子油苷降解产物粗提物对两种肿瘤细胞(分别是人宫颈癌细胞Hela和人结肠癌细胞HT-29)增殖的抑制效率,发现200 mg/m L浓度的芥蓝芽菜粗提物可以显著抑制肿瘤细胞的增殖,特别是HT-29细胞,抑制率分别达70%和80%以上,表明芥蓝芽菜具有抗癌活性。相关性分析表明,芥蓝芽菜粗提物中1-氰-3,4-上皮环硫戊基腈的含量与对人结肠癌细胞(HT-29)增殖的抑制率之间存在显著的正相关性,表明芥蓝芽菜的抗人结肠癌活性与1-氰-3,4-上皮环硫戊基腈有关。4.芥蓝中脂肪族芥子油苷生物合成调节因子Boa MYB28互作蛋白的筛选。通过克隆芥蓝中的Boa MYB28基因和构建诱饵载体,利用酵母双杂交在芥蓝c DNA文库中筛选Boa MYB28的互作蛋白,最终获得19个有效的Boa MYB28候选互作蛋白。这些互作蛋白的鉴定有助于丰富脂肪族芥子油苷的代谢调控网络,进而为未来通过代谢工程的手段改良芥蓝的风味品质和营养品质提供理论依据。
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