茉莉酸甲酯对青花菜萝卜硫素合成代谢的影响

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青花菜(Brassica oleracea L.var.italica Plench)属十字花科蔬菜,其中富含重要的含硫次生代谢产物---萝卜硫素,萝卜硫素对致癌物质有解毒作用,并能够抑制癌细胞的生长。本试验通过分析外源喷施茉莉酸甲酯(40μmol/L)后不同取样时间点内青花菜中萝卜硫素含量、中间产物含量及基因表达量的变化,探究茉莉酸甲酯影响青花菜萝卜硫素合成的分子机制。主要研究内容及结果如下:1、采用外源茉莉酸甲酯处理青花菜,分析青花菜硫苷含量和萝卜硫素含量的变化,试验结果表明,茉莉酸甲酯处理青花菜后其花球中硫代葡萄糖苷和萝卜硫素含量显著增加,且品种间差异明显。茉莉酸甲酯处理‘湘绿3号’12 h后花球中总硫苷增加了1.33倍,脂肪族硫苷含量增长了10.49%,黑芥子酶活性提高了1.89倍,萝卜硫素含量增加了47.6%,达80.28μg/g FW;茉莉酸甲酯处理‘炎秀’6 h后硫苷和萝卜硫素含量达到峰值,其总硫苷含量增加了2.03倍,萝卜硫素含量增加了46.48%,达54.38μg/g FW。2、在本试验条件下,茉莉酸甲酯处理后取样时间内青花菜花球中全硫、全氮及甲硫氨酸的含量无显著变化。3、选取花球部位分析其萝卜硫素合成相关基因的时间表达特性,试验结果表明外源茉莉酸甲酯处理后‘湘绿3号’转录因子MYB28、MYB34在1 h左右表达上调;结构基因MAM1、MAM3主要调控脂肪族硫苷侧链的延长,而BCAT4在硫苷合成中主要是催化侧链延伸的脱氨基过程,本试验中,MAM1、MAM3和BCAT4在茉莉酸甲酯处理后1h表达量达到最高值,CYP83A1、SOT18、CYP79F1在3-6 h后表达量被上调,而SUR1的表达量则在处理后24 h后开始上调,其中CYP83A1、SOT18的基因上调水平高于其他基因:‘湘绿3号’中CYP83A1在Me JA处理后连续上升,到12 h时达到最大值与对照相比较提升了15倍;SOT18的表达量经过外源茉莉酸甲酯处理后均在6h时达到最大值,提升了4.3倍。‘湘绿3号’脂肪族合成相关基因UGT74C1、CYP79F2、SOT17的表达在施用茉莉酸甲酯后期受到抑制,吲哚族硫苷合成相关的基因有所上调,其中上调的时间顺序为UGT74B1、CYP79B3、CYP83B1。在‘炎秀’中,经茉莉酸甲酯处理后6 h,CYP83A1和SOT18的表达量提升了约4.8倍,大部分基因表达量低于‘湘绿3号’,且各基因在两个品种间的表达模式有所不同,其中MAM3、SOT18、CYP79F1和吲哚族基因合成的相关基因MYB34、CYP79B3、CYP83B1、UGT74B1在花球中保持较高表达量,并且外源茉莉酸甲酯的处理促进了这些基因在‘炎秀’花球中的表达。其中MY基因在花球中保持较高表达量,且与‘炎秀’中萝卜硫素的含量极显著正相关。综上所述,Me JA对硫苷合成的促进作用可能是通过提高硫苷合成相关基因的表达来实现的,两个品种中,茉莉酸甲酯显著提升了CYP83A1、SOT18、SUR1的表达水平,各基因的表达具有时间上的差异性。
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