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十字花科芸薹属植物芥菜(Brassia junceaL.)是中国的特产蔬菜,其营养物质含量丰富,籽粒经发芽后芽苗中内源酶系统被激活,尤其是具有多种生理作用的褪黑素等功能性物质得以富集。高等植物中褪黑素主要由色氨酸经过四步酶促反应生成,其中色氨酸脱羧酶(TDC)、色胺5-羟化酶(T5H)、血清素N-乙酰转移酶(SNAT)、N-乙酰基-5-羟色胺-甲基转移酶(ASMT)是合成褪黑素的关键酶。植物在逆境胁迫条件下褪黑素合成酶激活,内源褪黑素含量显著提高。热激、茉莉酸甲酯(MeJA)及脱落酸(ABA)处理芥菜芽苗可显著提高芥菜芽苗内源褪黑素生物合成,本文通过qRT-PCR、i-TRAQ蛋白组学等技术,从生理代谢、基因转录和蛋白质组三个层面探讨这3种处理调控芥菜芽苗富集褪黑素的作用机制,主要研究结果如下:1、研究了热激、MeJA及ABA处理对芥菜芽苗生理代谢和褪黑素富集的影响。经不同胁迫处理4 d后,各处理下芽苗生长受到不同程度抑制,芽长、干物质含量以及单株芥菜芽苗鲜重均显著下降;热激、MeJA及ABA处理造成芥菜芽苗细胞膜损伤,表现为电解质渗透率和H2O2含量显著上调;同时引起Ca2+和可溶性糖含量的增加,总酚、花色苷和异硫氰酸酯(ITC)含量在胁迫后显著发生变化,芽苗抗氧化能力提高;热激、MeJA及ABA胁迫处理后,4d芥菜芽苗中褪黑素含量较对照分别提高1.88,10.4和3.67倍,实现了芽苗褪黑素的富集。2、研究热激、MeJA及ABA处理后对芥菜芽苗褪黑素合成酶基因表达的影响。采用分子生物学方法,在芥菜中鉴定了11个与褪黑素生物合成酶同源的关键基因。包括2个BjTDC基因,2个BjT5H基因,4个BjSNAT基因和3个BjASMT基因。热激胁迫下,发芽4d和7d的芥菜芽苗中BjTDC 1和BjTDC2表达量均显著上调(p<0.05),BjT5H1和BjT5H2在4 d表达量显著上升(p<0.05),而在7d无显著性变化(p>0.05);BjSN4T1和BjSNAT4在4d表达量显著提高,BjSNAT2和BjSNAT3在4d和7d表达量均显著下调(p<0.05),BjASMT 1在4 d表达量均上调,而BjASMT2和BjASMT3下调。MeJA处理后,BjTDC 1和BjTDC 2在4d表达量均显著上调(p<0.05),7d表达量均无显著性变化(p>0.05),BjT5H1和BjT5H 2在4d和7d表达量均显著上升(p<0.05)。BjSNAT1、BjSNAT2和BjNAT4在4d表达量均显著上升(p<0.05),BjSNAT3表达量在4d下调而在7d表达量上升,BjASMT 1在4d表达量显著上调,而BjASMT2和BjASMT3表达量显著下调(p<0.05)。ABA处理后,只有BjSNAT 1和BjASMT3在4d显著下调(p<0.05),其余褪黑素合成酶均显著上调(p<0.05)。结果表明,这三种处理均上调芥菜芽苗BjTDC、BjT5H和下调BjSNAT3,以及不同程度调控其它褪黑素合成关键酶基因表达影响褪黑素的合成。3、研究热激、MeJA及ABA处理后芥菜芽苗中蛋白质组差异表达。芥菜芽苗经这三种胁迫处理后,分别鉴定出172个、156和237个差异蛋白,各处理下芽苗中差异蛋白均参与碳水化合物代谢、能量、响应胁迫、核苷酸代谢、氨基酸代谢、次级代谢、蛋白质生物合成、信号传递等功能,分布于细胞核、核糖体、液泡、线粒体、叶绿体、内质网及细胞质骨架等部位。各处理对芥菜芽苗色氨酸代谢途径均具有调控作用,但是处理间调控蛋白位点及蛋白表达丰度有所差异,影响各处理间褪黑素富集量。此外,热激处理主要富集内质网中的蛋白质加工及光合作用途径,而MeJA及ABA处理下主要影响核糖体及次级代谢,ABA处理还富集了谷胱甘肽代谢途径。这三种处理通过调控胞内信号传递,核酸转录翻译,提高能量代谢,促进蛋白转运及合成,加强抗氧化系统等,间接影响褪黑素合成,累积具有活性的次级代谢物质及其它生理功能调节物质共同增强其对胁迫的耐受性。