基于GC-MS的野生和‘鲁赫’刺蔷薇叶片代谢差异研究

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2022.06.017

摘要/Abstract

摘要：

为探究野生刺蔷薇（Rosa acicularis）和‘鲁赫’刺蔷薇（Rosa acicularis ‘Luhe’）叶片的代谢物和代谢通路差异，对2种刺蔷薇叶片进行了GC-MS非靶向代谢组学试验，共检测出6种氨基酸、12种糖类、4种烷烃类化合物、17种有机酸、5种酯类和7种其他类化合物，共计51种代谢物。PCA模型符合预期，OPLS-DA模型筛选出19种显著差异代谢物，差异代谢通路分析共分析出5条主要的差异代谢通路。综合各项结果，2种刺蔷薇叶片在部分有机酸和糖类的代谢上有显著差异，同时也在ABC转运蛋白、苯丙烷的生物合成、苯甲酸的降解和丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸的代谢上有显著差异，推测2种植物可能在叶片光合效率和抗胁迫能力上有显著不同，但仍需进一步结合基因组、蛋白质组、转录组和其他方法进行深入研究。

关键词: 野生, 刺蔷薇, ‘鲁赫’刺蔷薇, GC-MS代谢组学, 差异代谢物, 代谢通路

Abstract:

In order to explore the differences in the metabolites and metabolic pathways of leaves from wild Rosa acicularis and R. acicularis‘Luhe’，a GC-MS non-targeted metabolomics test was carried out on the leaves of two kinds of R. acicularis，6 amino acids，12 sugars，four alkanes，17 organic acids，five esters and seven other compounds and a total of 51 metabolites were detected respectively. The PCA model was in line with expectations and the OPLS-DA model screened out 19 significantly different metabolites. The analysis of differential metabolic pathways revealed a total of five major differential metabolic pathways. Based on the results， there were significant differences in the metabolism of some organic acids and sugars in as well as in the ABC transporter， phenylpropane biosynthesis， benzoic acid degradation and the metabolism of alanine， aspartic acid and glutamic acid in the leaves of the two species of R. acicularis. It was speculated that there were significant differences in leaf photosynthetic efficiency and resistance to stress， but further study was needed in combination with genome， proteome， transcriptome and other methods.

Key words: wild, Rosa acicularis, Rosa acicularis‘Luhe’, GC-MS metabolomics, differential metabolites, metabolic pathways

中图分类号:

S793.9

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图/表 7

表1

两种刺蔷薇叶片的代谢物成分

ID	名称 Name	分组 Class	ID	名称 Name	分组 Class
1	天冬氨酸Aspartic acid	氨基酸Amino acid	27	咖啡酸Caffeic acid	有机酸Organic acids
2	甘氨酸Glycine	氨基酸Amino acid	28	绿原酸Chlorogenic acid	有机酸Organic acids
3	L-丙氨酸L-Alanine	氨基酸Amino acid	29	柠檬酸Citric acid	有机酸Organic acids
4	L-脯氨酸L-Proline	氨基酸Amino acid	30	延胡索酸Fumaric acid	有机酸Organic acids
5	丝氨酸Serine	氨基酸Amino acid	31	没食子酸Gallic acid	有机酸Organic acids
6	缬氨酸Valine	氨基酸Amino acid	32	甘油酸Glyceric acid	有机酸Organic acids
7	β-龙胆二糖 beta-Gentiobiose	糖类Carbohydrate	33	乳酸Lactic Acid	有机酸Organic acids
8	阿拉伯呋喃糖Arabinofuranose	糖类Carbohydrate	34	苹果酸Malic acid	有机酸Organic acids
9	纤维二糖Cellobiose	糖类Carbohydrate	35	棕榈酸Palmitic Acid	有机酸Organic acids
10	D-果糖D-Fructose	糖类Carbohydrate	36	奎宁酸Quininic acid	有机酸Organic acids
11	葡萄糖Glucose	糖类Carbohydrate	37	莽草酸Shikimic acid	有机酸Organic acids
12	D-来苏糖D-Lyxose	糖类Carbohydrate	38	硬脂酸Stearic acid	有机酸Organic acids
13	D-甘露糖D-Mannose	糖类Carbohydrate	39	酒石酸Tartaric acid	有机酸Organic acids
14	L-鼠李糖L-Rhamnose	糖类Carbohydrate	40	1-棕榈酸单甘油酯1-Monopalmitin	酯类Mononitrate
15	L-苏氨酸L-Threonine	糖类Carbohydrate	41	硬脂酸甘油酯Glycerol monostearate	酯类Mononitrate
16	麦芽糖Maltose	糖类Carbohydrate	42	甘油Glycerol	酯类Mononitrate
17	景天庚酮糖Sedoheptulose	糖类Carbohydrate	43	2，6-二羟基苯甲酸甲酯 Methyl 2，6-dihydroxybenzoate	酯类Mononitrate
18	蔗糖Sucrose	糖类Carbohydrate	44	三氨基甲酸酯Triscarbamate	酯类Mononitrate
19	环己六醇Inositol	烷烃Alkane	45	尿素Urea	其他Others
20	3-乙基-3-甲基庚烷 3-Ethyl-3-methylheptane	烷烃Alkane	46	茜素Alizarin	其他Others
21	2，2，4，4，6，8，8-庚甲基-壬烷 Nonane，2，2，4，4，6，8，8-heptamethyl-	烷烃Alkane	47	双酚A单甲醚 Bisphenol A monomethyl ether	其他Others
22	3，8-二甲基-十一烷 Undecane，3，8-dimethyl-	烷烃Alkane	48	尸胺Cadaverine	其他Others
23	2，3，4-三羟基丁酸 2，3，4-Trihydroxybutyric acid	有机酸Organic acids	49	二羟蒽醌Danthron	其他Others
24	4-氨基丁酸 4-Aminobutanoic acid	有机酸Organic acids	50	乙醇胺Ethanolamine	其他Others
25	4-羟基苯甲酸 4-Hydroxybenzoic acid	有机酸Organic acids	51	乙基-α-D-吡喃葡萄糖苷 Ethyl-α-D-glucopyranoside	其他Others

表1

图1

图2

图3

表2

图4

图5

参考文献 36

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名称 Name	VIP	FC	log₂FC	P	结果 Results
β-龙胆二糖beta-Gentiobiose	1.081 25	19.674 100	4.298 226	0.000 946	下调Down
2，3，4-三羟基丁酸 2，3，4-Trihydroxybutyric acid	1.522 94	4.287 685	2.100 199	0.000 719	下调Down
阿拉伯呋喃糖Arabinofuranose	1.509 22	2.242 054	1.164 821	0.008 822	下调Down
乙醇胺Ethanolamine	1.415 92	1.150 863	0.202 716	0.000 334	下调Down
乙基-α-D-吡喃葡萄糖苷 Ethyl-α-D-glucopyranoside	1.649 04	2.855 704	1.513 846	0.001 445	下调Down
没食子酸Gallic acid	1.543 46	4.828 324	2.271 523	0.006 287	下调Down
甘油Glycerol	1.204 64	53.930 700	5.753 035	0.001 827	下调Down
乳酸Lactic acid	1.147 82	3.787 665	1.921 309	0.000 568	下调Down
苹果酸Malic acid	1.586 60	4.304 292	2.105 776	0.004 562	下调Down
麦芽糖Maltose	1.664 90	6.913 381	2.789 391	0.001 095	下调Down
硬脂酸Stearic acid	1.652 46	1.554 813	0.636 741	0.006 598	下调Down
3，8-二甲基-十一烷 Undecane，3，8-dimethyl-	1.541 09	1.158 301	0.212 010	0.000 412	下调Down
4-氨基丁酸 4-Aminobutanoic acid	1.084 23	0.378 054	-1.403 340	0.002 072	上调Down
4-羟基苯甲酸 4-Hydroxybenzoic acid	1.506 89	0.706 741	-0.500 750	0.000 326	上调Up
双酚A单甲醚 Bisphenol A monomethyl ether	1.516 88	0.518 734	-0.946 930	0.027 575	上调Up
绿原酸Chlorogenic acid	1.243 60	0.454 291	-1.138 310	0.014 054	上调Up
L-丙氨酸L-Alanine	1.349 34	0.229 774	-2.121 720	0.001 650	上调Up
奎宁酸Quininic acid	1.249 88	0.040 110	-4.639 890	0.047 114	上调Up
莽草酸Shikimic acid	1.668 16	0.184 006	-2.442 180	0.010 847	上调Up
缬氨酸Valine	1.517 29	0.951 894	-0.071 130	0.000 219	上调Up

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