γ-氨基丁酸和2-乙酰-1-吡咯啉代谢通路在水稻籽粒发育过程中的变化分析

扫码查看

原文链接

国家科技期刊平台
NETL
NSTL
万方数据
维普

中文摘要：[目的]结合代谢组和转录组技术,分析香稻和非香稻不同发育时期籽粒中γ-氨基丁酸(GABA)和2-乙酰-1-吡咯啉(2AP)代谢通路主要化合物和基因的动态变化,为高含量GABA和2AP的水稻育种提供理论依据.[方法]本研究收集优质香籼稻美香占2号和优质籼稻黄华占花后8 d(乳熟期)、花后15 d(蜡熟期)、30 d(完熟期)的脱壳籽粒和花后40 d收获的籽粒的精米,对各样本采用LC-MS/MS和RNA-seq技术进行代谢产物检测和转录表达分析,分析两个水稻品种GABA和2AP代谢通路相关化合物的空间分布以及含量变化特征.[结果]代谢组数据PCA分析表明两个水稻品种乳熟期籽粒和花后40 d收获的籽粒的精米明显分离,蜡熟期和完熟期籽粒分离不明显.代谢组共鉴定出623种代谢物,四个时期差异代谢物合计161个.GABA和2AP通路中9个代谢物被检出,两个水稻品种的相关代谢物变化趋势相似,其中腐胺主要定位于籽粒的糊粉层,而亚精胺在内胚乳特异累积.转录组共检出3.3万个左右基因,其中检出GABA通路18个酶中的14个酶对应的基因有较高的表达水平,除Badh2外其他基因均不是差异表达基因,同一基因在两份水稻材料中的表达水平和变化趋势相似,GAD1、GABA-T1、DAO4和PAO4在相应同源基因中表达水平较高.黄华占籽粒中L-精氨酸和腐胺的代谢在蜡熟期已基本结束,美香占2号在籽粒整个发育期具有持续较强的多胺降解水平.美香占2号籽粒具有合成2AP的物质基础,多胺降解途径和谷氨酸-脯氨酸转化通路同时有助于2AP的积累.[结论]水稻籽粒GABA代谢以降解为主,GABA-T1和GABA-T2共同调控GABA的降解.GABA相关代谢物主要集中在糊粉层,黄华占籽粒中代谢物分布和基因表达特征与美香占2号相似,美香占2号籽粒成熟过程中具有持续较高的线粒体活性.

外文标题：Metabolism of γ-aminobutyrate and 2-acetyl-1-pyrroline Analyses at Various Grain Developmental Stages in Rice (Oryza sativa L.)

作者：

潘阳阳、陈宜波、王重荣、李宏、黄道强、周德贵、王志东、赵雷、龚蓉、周少川

展开 >

作者单位：

广东省农业科学院水稻研究所/广东省水稻育种新技术重点实验室, 广州 510640

关键词：

γ-氨基丁酸 2-乙酰-1-吡咯啉籽粒发育香稻代谢组学

基金：

广东省应用型科技研发专项重点项目广东省农业科学院"十三五"学科团队建设项目

项目编号：

2015B020231001201621TD

出版年：

2021

DOI：

10.16819/j.1001-7216.2021.0805

中国水稻科学

中国水稻研究所

中国水稻科学

CSTPCDCSCD北大核心

影响因子：1.775

ISSN：1001-7216

年,卷(期)：2021.35(2)

被引量9
参考文献量9