蒲公英(Taraxacum mongolicum)起源于欧亚大陆,被广泛引种到全球各地,属于菊科蒲公英属植物,是一种多年生草本植物。蒲公英的根、叶、花都含有多种活性成分,包括多糖、黄酮类、有机酸、维生素等,这些成分赋予了蒲公英抗氧化、抗炎、利尿、降血糖等药理作用。在传统草药学中,蒲公英被用于治疗消化不良、肝病、糖尿病等疾病。另外,蒲公英也常用于保健食品和茶饮中,被认为具有清热解毒、促进新陈代谢等功能。硒是植物生长的有益元素,硒参与了植物的生物化学过程,如光合作用和呼吸作用。它在植物生长中起着抗氧化剂的作用,有助于清除自由基并保护细胞免受氧化损伤。目前已有的研究中只是探究了硒对蒲公英生理特性、硒含量及其次生代谢物的影响,没有深入探究硒对蒲公英营养品质、有机硒及活性成分影响的机制。本研究采用不同浓度的亚硒酸钠(Na2SeO3)处理蒲公英,对其生理指标、营养品质、有机硒形态、黄酮类等进行测定,并结合转录组及代谢组数据进行联合分析,以揭示外源Na2SeO3处理对蒲公英的生长状况、抗氧化能力、活性成分及有机硒转化的影响机理。研究结果如下:
1.生长指标测定结果表明,随着Na2SeO3浓度的升高,蒲公英幼苗生长受到抑制,光合色素含量先升高后降低,4 mg/L的Na2SeO3处理浓度时光合色素含量达到最高。
2.不同硒形态和含量测定结果显示,Na2SeO3处理后,总硒含量增加,8mg/L的Na2SeO3处理时达到最高,幼苗中鉴定出Se4+、Se6+、Se Cys2、Me Se Cys和Se Met 5种硒形态,Se Met是蒲公英枝条中主要的有机硒种。
3.营养品质测定结果表明,处理组与对照组相比,可溶性糖、可溶性蛋白、黄酮类、总酚和维生素C(Vc)含量均升高,表明2-12 mg/L的Na2SeO3可以提高蒲公英的营养品质。
4.抗氧化能力测定结果显示,在0-4 mg/L浓度范围内施用Na2SeO3可降低植物丙二醛含量,提高抗氧化酶活性,处理组的GSH含量与CAT活性和对照组相比变化不显著,SOD和POD活性均高于对照组,说明适量浓度的硒处理可以提高蒲公英的抗氧化能力。
5.硒形态含量变化结合转录组WGCNA分析表明,共产生了12个模块,从中筛选出3个与硒代谢相关的模块,对这3个模块中的基因进行GO和KEGG分析,从中筛选出60个硒代谢相关基因,绘制相关性聚类热图和相关性网络图,筛选出六个核心基因:AB11B、C7317、PTR4、MOCOS、BAK1和CNGC1。
6.代谢组结果显示,共检测到65种黄酮类差异代谢物,KEGG富集通路主要集中异黄酮的生物合成、类黄酮的降解和花青素生物合成中。
7.转录组和代谢组联合分析表明,AB11B、PTR4、C7317、MOCOS、BAK1和CNGC1与二氢杨梅素-3-O-葡萄糖苷、3,5,7,3',5'-五羟基-4'-甲氧基黄酮-3-O-葡萄糖苷、4-羟基查耳酮、黄柏环合苷、黄豆黄素等黄酮类物质的合成与转运密切相关。
本研究从Na2SeO3处理后蒲公英的生长状况、光合色素含量、总硒和硒形态含量、营养品质和抗氧化能力等方面进行探究,结合转录组及代谢组数据,探究外源Na2SeO3对蒲公营养品质、有机硒及活性成分影响的分子机制。 摘要译文