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玛咖是一种经济价值非常高的药食两用植物,玛咖酰胺是目前仅在玛咖中发现的特有的标志性成分,而苄基芥子油苷是干燥过程中玛咖酰胺合成的前体物质,直接影响玛咖酰胺的含量,进而控制玛咖品质;同时苄基芥子油苷及其多种代谢产物本身也是玛咖保健功效的主要活性成分,具有抗疲劳、抗肿瘤、提高生育力及神经保护等潜在功效,因此在玛咖种植及采收贮藏中都应特别关注苄基芥子油苷这类活性成分的积累和代谢规律。本课题组前期发现玛咖在采后低温贮藏条件下苄基芥子油苷含量可显著提升,而对于玛咖在低温胁迫下苄基芥子油苷积累的成分动态追踪及调控机制目前还未见报道。本研究对4℃低温贮藏过程中氨基酸、葡萄糖、植物激素等代谢成分与苄基芥子油苷积累的相关性进行了探讨,并以新鲜采收玛咖、4℃贮藏2天玛咖(高苄基芥子油苷时期)、4℃贮藏10天玛咖(低苄基芥子油苷时期)为材料进行转录组分析,分析低温胁迫下可能的代谢调控机制,主要结果如下:(1)确定了新鲜玛咖根采后贮藏中苄基芥子油苷积累的最佳贮藏温度。结合玛咖在20℃、4℃、-4℃和-20℃四个典型温度下贮藏2个月的苄基芥子油苷含量变化规律及质量损失率、相对导电率变化规律发现,-4℃和-20℃冻藏下随贮藏时间延长相对导电率极显著上升,对细胞膜透性的影响极为显著,说明对细胞的伤害相对较为严重,20℃室温贮藏时玛咖质量损失率及相对导电率都急剧上升,对细胞膜结构破坏严重,4℃下玛咖质量损失率和相对导电率相对较低。而四个温度下苄基芥子油苷含量均呈现波动式变化,4℃和20℃贮藏时苄基芥子油苷均出现更显著的阶段性提升。因此考虑贮藏中玛咖的综合品质,最终确定4℃作为玛咖苄基芥子油苷积累的最佳贮藏温度。(2)通过4℃低温贮藏过程中氨基酸、葡萄糖、植物激素等代谢成分与苄基芥子油苷积累的相关性分析,初步确定了贮藏中调控玛咖苄基芥子油苷积累的重要代谢成分。发现4℃贮藏过程中玛咖苄基芥子油苷含量与苯丙氨酸含量呈显著正相关(R=0.614,P=0.013<0.05),与葡萄糖含量呈极显著正相关(R=0.731,P=0.002<0.01),而赤霉素及茉莉酸含量则与苄基芥子油苷含量呈显著负相关(R值分别为-0.515,-0.564;P值均小于0.05),而黑芥子酶活性及脱落酸、水杨酸含量与苄基芥子油苷含量没有显著相关性。(3)构建低温胁迫下玛咖苄基芥子油苷积累的可能代谢调控模型。本研究以新鲜采收玛咖、4℃贮藏2天玛咖(高苄基芥子油苷时期)、4℃贮藏10天玛咖(低苄基芥子油苷时期)为材料进行转录组测序分析,Freshs-vs-Storage 2ds、Freshs-vs-Storage 10ds、Storage 2ds-vs-Storage 10ds三个差异组分别鉴定到16,626、15,613、6,126个DEGs,发现了大量的差异功能基因和应激响应相关,这些基因大多数在一些途径中显著富集,例如植物昼夜节律、植物-病原体互作、植物激素信号转导及次生代谢物生物合成等通路中。低温胁迫苄基芥子油苷积累可能是通过ABA信号分子和CBFs信号转导途径,经过胞内一系列串联机制反应后(如糖调控等),再经激素转导途径(ABA、SA等)的传递,激活调控苄基芥子油苷积累的转录因子MYB、WRKY、bZIP、DOF等的表达,最终使苄基芥子油苷合成降解相关基因上调或下调,从而响应冷信号,导致了苄基芥子油苷在低温胁迫下的积累。