基于代谢组学方法研究水稻Strigolactones生物合成途径中的中间体

Strigolactones作为一类新发现的植物激素，能够控制植物侧枝的形成，目前，研究人员仅仅发现它的生物合成途径与胡萝卜素的代谢途径有关，分别在几种模式植物中得到了一系列的突变体，但是对于其合成过程几乎完全不了解。.本研究课题拟通过对水稻在Strigolactones生物合成途径上的突变体d10、d17和d27展开系统的代谢组学研究，利用质谱对Strigolactones生物合成相关的中间产物进行研究，确定合成途径中的中间产物分子结构，并确定这些突变体在Strigolactones生物合成途径中的位置。人工合成候选中间代谢产物分子，在离体实验体系和水稻突变体材料中，对这些中间产物进行验证。并继续筛选鉴定strigolactones合成途径上的水稻突变体。

独角金内酯是一种对植物的分枝起抑制作用的新型植物激素，水稻的分枝(分蘖)是影响水稻产量的重要农艺性状，因此，独角金内酯对于水稻的生长具有重要的生理作用。本研究采用代谢组学的方法研究水稻中独角金内酯相关的化合物。为此，构建了独角金内酯双突变体水稻材料、优化培养条件、建立2’-表-5-脱氧独角金醇(epi-5DS)的定量检测方法和水稻独角金内酯代谢指纹。研究表明，固相萃取和超高效液相串联质谱的分析方法可对磷饥饿处理两周的水稻材料进行内源epi-5DS定量，水稻根组织中epi-5DS含量最高，生长到5.5叶龄和7叶龄的时期，水稻内源epi-5DS有波动，并且该方法具有较好回收率(78.49%-81.37%)、定量限(16.9fg/μL)和基质效应(86.35%-96.37%)。研究构建的代谢指纹标签是90个预测元素组成为碳(C)、氢(H)、氧(O)，含20个碳的水稻内源化合物，代谢指纹具有很好的独角金内酯代谢相关性和区分不同遗传背景水稻材料的能力。应用代谢指纹模型和质谱鉴定，研究初步确定两个水稻内源化合物与独角金内酯代谢有关，预测结构是脱水视黄醇；并且应用代谢指纹筛选矮化突变体研究表明，油菜素内酯影响水稻内源独角金内酯的代谢。