代谢组学方法探究低温菜用大豆品质变化机理

Vegetable soybean is prone to deterioration during cold storage, which has seriously affected their unique flavor qualities, and greatly limited the scope of its markets and tenure. Therefore, seeking new ways to effectively extend the shelf life is currently pressing of vegetable soybean industry bottlenecks. This project aims to base on 1H NMR technology platform, use metabolomics research methods, through metabolite analysis of the different varieties samples under low temperature storage mode, corresponding to physico-chemical, biochemical and molecular biology detection of the metabolism system model in plant, so as to screen metabolites target and metabolic profile that is relevant with quality deterioration of vegetable soybean. Guided by the metabolite target analysis and metabolic profiling, small molecular characteristic substances of vegetable soybean treated on exogenous substances combined with low-temperature for tracing and filtering were studied to illuminate quality change and control mechanism, and to establish new mode that filters the substance closely related to quality from the complex "black" or "grey" multicomponent system after harvest.The results could provide theory foundation for the further development of the new method for preservation.

菜用大豆在低温贮运过程中易发生劣变，严重影响其独特的风味品质，极大地限制了它的市场辐射范围及占有期。因此，寻求有效延长采后保鲜期的贮运新方法是目前菜用大豆产业急需解决的瓶颈问题。本项目旨在以1H NMR为技术平台，采用代谢组学的研究方法，通过对不同低温贮藏模式下菜用大豆样品代谢物的分析，对应于豆粒体内生化代谢体系网络模型的理化、分子生物学等检测指标，从代谢物中筛选与品质劣变有相关性的代谢物靶标和代谢轮廓。以代谢物靶标分析和代谢轮廓分析为指导，开展外源物结合低温处理菜用大豆特征性小分子物质的追踪与筛选，研究菜用大豆品质变化与调控作用机理，建立从采后复杂的"黑色"或"灰色"多组分体系中筛选与品质密切相关的物质新模式，为进一步开发保鲜新方法奠定理论基础。

低温是豆类蔬菜保鲜最有效、应用最为广泛的方法之一，低温可以抑制采后呼吸作用和内源乙烯的释放，有利于保持豆类蔬菜生理代谢及营养物质的相对稳定，但对低温敏感的一些豆类蔬菜而言，在不适宜温度条件下，冰点和临界低温之间贮藏容易造成生理代谢失调和细胞结构损伤，导致耐贮性下降，造成品质劣变，从而限制低温技术在豆类蔬菜贮藏中的应用。本文采用1H NMR代谢组学方法，通过对低温影响菜用大豆贮藏品质的特征成分代谢谱进行分析，研究这些代谢物的形成、变化规律，确定与品质劣变密切相关的代谢组学特征，阐明代谢途径的调节机制和关键调节位点，为鲜荚贮藏品质的调控提供了科学依据。. 主要研究内容及结果如下：.1. 通过形态、感官、代谢组分等指标测定，对比8个基因型，筛选出商品性较好的菜用大豆品种——新大粒1号。.2. 低温贮藏延迟了菜用大豆籽粒褪绿变黄、减弱了蒸腾作用、维持籽粒的硬度。5℃、10℃与20℃贮藏温度下，蔗糖、谷氨酸、天冬酰胺、丙氨酸以及苹果酸等标志性代谢物对菜用大豆贮藏品质区分有重要贡献，低温降低了菜用大豆的物质代谢速率，维持了菜用大豆品质。整个贮藏期内，菜用大豆籽粒的衰老与碳代谢，尤其与糖类物质、有机酸与发酵产物密切相关，碳代谢严重影响鲜籽粒的品质与贮藏时间。低温调节了菜用大豆对蔗糖的利用、糖酵解分流与发酵途径。.3. 低温（1℃）贮藏条件下，精胺（SPM）抑制了蔗糖向果糖和葡萄糖转化和糖类物质的消耗，同时抑制苹果酸、柠檬酸含量的减少，表明SPM处理可能抑制了菜用大豆籽粒内部信号转导、糖代谢及TCA速率，进而延缓籽粒品质劣变。精胺对籽粒中氨基酸的影响不显著。通过对差异蛋白质在贮藏过程中的变化趋势进行了分类，发现ATP 合酶α-亚基、烯醇酶、苹果酸脱氢酶、琥珀酸脱氢酶和天冬氨酸转氨酶等蛋白质对调控籽粒贮藏品质有重要影响。一些与籽粒抗逆胁迫相关的蛋白表达上调，如LEA蛋白、甲酸四氢叶酸连接酶、异黄酮还原酶（IRL）等。在菜用大豆低温贮藏过程中发现胰蛋白酶抑制剂的表达量明显上调，进而防止籽粒自身发生分解代谢，调节蛋白质的合成与分解。外源SPM处理在蛋白质水平上表现出积极的保护作用，显著提高了部分低温贮藏过程中下调蛋白（如ATP合酶α-亚基、Cu/Zn-SOD和APX）的表达。