拟南芥侧根发育过程植物激素调控的检测方法及代谢组学研究

本项目以拟南芥为模式植物,发展高效专一的植物激素分离提取及预富集方法，通过高分辨分离色谱技术、衍生化、稳定同位素标记、生物同位素标记等技术进一步增强生物质谱技术对植物激素的检测能力，解决国内植物激素超微量高灵敏的定量检测和动态监测的技术瓶颈问题。结合多种高分辨率高灵敏度的色谱和质谱联用仪器，发展植物激素检测的GC-MS，HPLC-TOF MS，HPLC-Ion Trap MS方法，综合这些仪器各自不同的特长，实现对拟南芥侧根发育过程中植物激素的全面定性定量分析；同时引入代谢组学的研究模式，利用UPLC-Q/TOF-MS对拟南芥侧根生成和发育全过程植物激素合成与代谢网络的时空变化规律进行研究，通过代谢组学比较研究外部强化或阻断某些植物激素（生长激素）前后的整个激素谱的变化以及代谢网络的变化，明确植物激素对拟南芥侧根生成和发育调控的作用并解析其作用机理。

本课题建立了拟南芥中的生长素、细胞分裂素、脱落酸和赤霉素4类重要植物激素的选择性分离提取富集方法，利用固相萃取小柱，对拟南芥中植物激素进行富集，并研究了这4大类的13种植物激素的质谱裂解途径，开发了同时定量7种植物激素的方法。本课题运用代谢组学的策略，建立拟南芥代谢指纹谱，鉴定出了拟南芥中20个化合物的化学成分，并将代谢指纹谱分析结果应用于其及发育过程中小分子代谢物的时空规律的探索中，分别找出不同部位、不同生长发育阶段和与耐盐胁迫过程的潜在的生物标记物。研究表明，不同部位代谢指纹谱5种潜在的生物标记物为山柰苷、刺槐苷、山柰酚−3−O−葡萄糖苷−7−O−鼠李糖苷、山柰素鼠李糖苷和三甲花翠苷等；不同生长发育阶段的代谢谱的潜在的生物标记物为芥子酰基苹果酸、arabidopside A、arabidopside E、arabidopside G和arabidopside D；与盐胁迫有关的潜在的生物标记物为亚麻酸、OPDA、脱落酸和arabidopside D等，发现野生型拟南芥在经过盐处理后茉莉酸含量明显高于其他组，而其中亚麻酸和OPDA为十八碳烷酸途径的茉莉酸合成的前体，表明拟南芥的耐盐作用可以影响植物激素茉莉酸合成的十八碳烷酸途径。