土地鹽堿化嚴(yán)重制約全球農(nóng)作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成，糜子作為起源于我國(guó)的古老農(nóng)作物，有較強(qiáng)的耐鹽堿脅迫的能力，目前關(guān)于糜子籽粒對(duì)堿脅迫的響應(yīng)尚未見相關(guān)報(bào)道。近期，農(nóng)學(xué)院特色雜糧科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《Food Research International》上在線發(fā)表題為“Widely targeted metabolomic analysis revealed the effects of alkaline stress on nonvolatile and volatile metabolites in broomcorn millet grains”的研究論文。2019級(jí)博士研究生馬前為論文第一作者，馮佰利教授為論文通訊作者。
非生物脅迫會(huì)影響作物蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、非結(jié)構(gòu)性碳水化合物、礦物質(zhì)、抗氧化劑、飼料價(jià)值以及物理和感官特性，且非生物脅迫對(duì)營(yíng)養(yǎng)和功能特性的影響因作物而異。研究堿脅迫對(duì)糜子籽粒營(yíng)養(yǎng)成分、功能性物質(zhì)和代謝物變化的影響，對(duì)完善糜子功能性食品產(chǎn)業(yè)鏈，構(gòu)建多元化食物供給體系，樹立大食物觀有重要意義。
該項(xiàng)研究通過(guò)盆栽試驗(yàn)、精準(zhǔn)靶向代謝組測(cè)定分析、廣泛靶向代謝組測(cè)定分析等試驗(yàn)方法和技術(shù)手段，探究了堿脅迫對(duì)糜子營(yíng)養(yǎng)成分、功能性物質(zhì)、非揮發(fā)性代謝組和揮發(fā)性代謝組的影響。研究發(fā)現(xiàn)，在糜子籽粒中共鑒定出933種非揮發(fā)性代謝物和313種揮發(fā)性代謝物，堿脅迫分別引起114種和89種非揮發(fā)性代謝物以及16種和20種揮發(fā)性代謝物在堿敏感糜子和耐堿糜子籽粒中差異積累。與對(duì)照相比，堿脅迫改變了成熟期糜子籽粒苯丙素、黃酮類化合物、黃酮和黃酮醇、纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸的生物合成以及精氨酸和脯氨酸、色氨酸和抗壞血酸的代謝。堿脅迫下，糜子籽粒酚酸、類黃酮、氨基酸及其衍生物、有機(jī)酸等代謝物含量增加，堿敏感糜子相關(guān)代謝物變化更顯著。這些發(fā)現(xiàn)為進(jìn)一步研究糜子籽粒的食品化學(xué)和功能性食品開發(fā)及鹽堿地利用提供了有價(jià)值的信息。
此前，特色雜糧科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)完成了296份糜子種質(zhì)資源耐堿性鑒定與評(píng)價(jià)，結(jié)合形態(tài)學(xué)、生理學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)與代謝組學(xué)從“宏觀—微觀”以及“表型—生理—分子”多層面、多角度揭示耐堿性不同的糜子對(duì)堿脅迫的響應(yīng)和適應(yīng)機(jī)制，并揭示了24-表油菜素內(nèi)酯緩解糜子堿脅迫的生理和分子機(jī)制，為鹽堿地作物生產(chǎn)提供了可行性依據(jù)，為植物改良鹽堿地奠定了理論基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果發(fā)表在《Journal of Environmental Management》、《Ecotoxicology and Environmental Safety》、《Global Change Biology Bioenergy》、《Land Degradation & Development》、《Frontiers in Plant Science》等學(xué)術(shù)期刊。
該研究得到了國(guó)家谷子高粱產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系和陜西省小雜糧產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系等項(xiàng)目資助。
文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.foodres.2023.113066
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