[发明专利]一种筛选响应杨树高温胁迫下关键代谢物的方法

说明书

本发明公开一种筛选响应杨树高温胁迫下关键代谢物的方法，该方法通过GC/TOF‑MS技术检测杨树叶片高温胁迫下的代谢变化规律，筛选杨树响应高温的小分子代谢物与代谢通路，从而阐释杨树对高温胁迫响应的代谢组学水平上的调控机制。筛选到67个差异代谢物，高温胁迫下差异基因主要富集在缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸生物合成；半乳糖代谢；甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸代谢通路上。本发明也为树木高温胁迫研究提供重要的参考依据，为木本观赏植物抗高温研究提供有价值的参考。

技术领域

本发明属于代谢组学技术领域，涉及一种杨树高温胁迫的代谢组学分析方法，具体涉及一种筛选响应杨树高温胁迫下关键代谢物的方法。

背景技术

气候变化增加了全球极端高温出现的频率。高温胁迫是主要的环境胁迫之一，限制了植物的生长、代谢以及产量。植物作为固着生物，已经进化出复杂多样的系统响应高温，例如，植物利用抗氧化物酶清除由氧化胁迫所产生的过多活性氧(ROS)、通过积累一些渗透调剂物质(脯氨酸、甜菜碱、可溶性糖等)减轻渗透胁迫伤害。有关树木对高温胁迫响应的研究主要集中在种群、个体、器官以及细胞的水平上，而分子水平上的研究较少。利用代谢组学研究可以直接测定高温胁迫下代谢物的变化情况。在拟南芥、番茄、玉米和小麦等植物中已经展开了高温胁迫代谢组方面的研究，并鉴定出一些响应热胁迫得到代谢产物。例如：一些可溶性糖(蔗糖、葡萄糖、甜菜苷、棉子糖)和一些有机酸(柠檬酸、富马酸、苹果酸、阿魏酸)。此外，毛白杨在我国分布较为广泛，因其树干高大通直，树叶青翠欲滴，树姿优美、俊秀挺拔，常用于城乡行道树和庭荫树，是重要的绿化和观赏树种。特别是毛白杨适应性强，在夏季城市热岛效应下依然能够正常生长，显示其有很强的抗高温。因此，了解杨树的抗高温机理具有现实意义和应用价值。

我们在期间研究中，对杨树设计温度处理：对照组和高温组。通过GC-MS测定了高温与对照叶片中的差异代谢物。本发明目的是筛选杨树响应高温的小分子代谢物，探明杨树高温胁迫下的代谢变化规律，阐释杨树对高温胁迫响应的代谢组学水平上的调控机制，为树木高温胁迫研究提供重要的参考依据，也为木本观赏植物抗高温研究提供有价值的参考。

发明内容

本发明目的在于提供一种筛选响应杨树高温胁迫下关键代谢物的方法，通过该方法可以探明杨树响应高温的代谢相关变化规律，为阐明植物高温胁迫代谢物通路的变化情况提供有力的分析方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种筛选响应杨树高温胁迫下关键代谢物的方法，该方法包括以下步骤：

(1)样品制备：在不同温度条件下处理杨树，获得高温组和对照组杨树叶片样本，对所述的高温组和对照组杨树叶片样本进行代谢物制备分别获得高温组和对照组代谢物；

(2)基于GC/TOF-MS对高温组和对照组代谢物进行检测：将步骤(1)获得的高温组和对照组代谢物分别经过衍生化处理后进行GC/TOF-MS检测分析获得高温组和对照组代谢物检测数据；

(3)数据分析：对获得的高温组和对照组代谢物检测数据依次进行预处理分析、主成分及相关性分析、正交偏最小二乘法判别分析和组间差异分析获得高温组和对照组两组之间的差异代谢物即为响应杨树高温胁迫的关键代谢物，并进行代谢通路分析。

作为一种优选技术方案，步骤(1)中处理所述高温组和对照组杨树的温度条件分别为：对照组(control,CTRL组)：25℃处理6小时；高温组(heat,H组)：先梯度升温，半小时内25℃升至35℃时，停留2小时后，再从35℃升至45℃，并维持45℃处理5小时；取顶芽下第3至第4个叶片，采样时间点：45℃5h。