Abstract
苦荞麦（Fagopyrum tataricum）是一种黄酮含量较高的营养作物。但是，荞麦是一种盐敏感的甜土作物，土壤盐分对荞麦的生长和产量有显著影响。本研究对盐胁迫下荞麦的转录组和代谢组进行了综合分析，以了解盐胁迫对荞麦的影响。从所有样本中共获得50,681,938个clean reads。获得94,950个unigene，平均长度1133bp，N50长度1900bp。其中，63305个unigene（66.7%）能够匹配到公共数据库中。对照组和盐处理组的转录组表达模式比较表明，4098个单基因表达上调，3292个单基因表达下调。此外，还发现与氨基酸、脂肪和核苷酸代谢有关的基因对盐胁迫最敏感。此外，许多参与次级代谢产物生物合成的基因在处理后发生了显著变化，影响了苯丙酸生物合成和类黄酮生物合成通路。采用色谱分析法检测处理后样品中黄酮、类胡萝卜素、氨基酸和有机酸的含量差异：盐胁迫后，芦丁（干重12.115mg/g）显著增加；而6种类胡萝卜素（叶黄素、玉米黄质、13Z-β-胡萝卜素、α-胡萝卜素、E-β-胡萝卜素和9z-β-胡萝卜素）对盐胁迫无显著反应。最终，该数据为荞麦的未来研究提供了一个有价值的资源，并可作为未来分析荞麦代谢物网络的基础。
Introduction
- 盐分是影响食品生产和质量的环境因素之一。高盐度会限制作物的生长、发育和产量。盐胁迫有渗透胁迫、离子胁迫和次生胁迫三种途径。高盐度能改变盐和离子浓度，具有毒性作用并且能够改变重要代谢途径。大多数作物对盐敏感，胞浆中的高钠浓度抑制许多代谢和生理过程。高浓度的Na离子也能引起植物的二次胁迫，包括有毒化合物的积累和营养平衡的破坏。在拟南芥、油菜、水稻和几种植物中，对耐盐机理进行了系统研究。之前研究表明，油菜在形态、生理和生化水平上与在分子水平上对高盐反应的变化。次生代谢物在植物对生物和非生物胁迫的反应中起着重要作用。许多研究表明，盐胁迫严重影响次生代谢产物的合成，包括类胡萝卜素、花青素类黄酮等，这些化合物可以作为一种酶清除剂，减少活性氧的损伤，保护植物的细胞结构和大分子。
- 转录因子在植物发育和对环境胁迫的反应中起着重要作用。报道了植物中有许多转录因子参与胁迫反应。MYB73通过调节小麦的胁迫响应基因提高了盐胁迫下的离子抗性。……在水稻、小麦、番茄和其他植物中也报道了转录因子对生物或非生物胁迫反应的调控，包括NAC、WRKY和bZIP等。
- 苦荞和相关研究简介
- 荞麦次生代谢产物的合成受环境因素的影响很大。据报道，外源茉莉酸甲酯（MeJA）处理后，花芽中黄酮类化合物的含量主要是上调和积累的。L-苯丙氨酸和发光二极管（led）处理苦荞芽后，酚类化合物和花青素的积累明显增加。荞麦是一种对盐敏感的植物性谷类作物，土壤盐分对荞麦的生长和产量有显著影响。此外，盐胁迫也影响荞麦的代谢合成。据报道，当荞麦芽在高盐度条件下处理时，γ-氨基丁酸（GABA）和类黄酮的产生会发生变化。然而，盐对荞麦转录和代谢活性的综合影响尚未被广泛报道。
- 为了全面了解荞麦的耐盐调控机制，本研究采用转录组和代谢产物谱分析方法研究了盐胁迫对荞麦耐盐性的影响。转录组测序筛选盐胁迫下的差异表达的基因。用色谱分析法检测主要代谢物，特别是黄酮类和类胡萝卜素。本研究为荞麦耐盐分子机理的深入研究提供了基础信息。
Result
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荞麦转录组组装和分析
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荞麦转录组功能注释和分类
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荞麦响应盐胁迫的差异表达基因
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盐胁迫下苦荞代谢物的含量
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荞麦响应盐胁迫的类苯基丙烷代谢通路的转录组和代谢组调控
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荞麦响应盐胁迫的类胡萝卜素代谢通路的转录组和代谢组调控
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Discussion
植物进化出了复杂的生理适应来帮助它们应对各种各样的环境压力，包括盐分的增加。这种抗应激性通常是通过各种初级和次级代谢产物来实现的。花色素苷的积累主要是在冷胁迫下苦荞芽下胚轴的表皮和皮层细胞中发现的。根据小麦代谢分析，在盐胁迫下，5种参与糖酵解、TCA循环和莽草酸途径的代谢物在小麦幼苗叶片中显著增加或减少。各种代谢物，包括抗坏血酸、生物碱、类胡萝卜素、类黄酮、酚类物质、生育酚等，与植物内各种应激源密切相关，这些代谢物主要作为非酶清除剂来保护植物免受盐胁迫。
Reference
Comparative Transcriptome and Metabolic Profiling Analysis of Buckwheat (Fagopyrum Tataricum (L.) Gaertn.) under Salinity Stress
原文
