摘 要： "馬尿泡是一種瀕危高山植物，產(chǎn)于青藏高原，托烷類生物堿為其主要活性成分。馬尿泡的根、種子和全草都可入藥，具有重要的藥用價(jià)值。為探究茉莉酸甲酯誘導(dǎo)下馬尿泡根系分泌物的變化，該研究采用LC-MS/MS非靶向代謝組學(xué)技術(shù)對(duì)0、150 μmol·L^-1茉莉酸甲酯處理3 d和7 d的馬尿泡根系分泌物進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：（1）在0、150 μmol·L^-1茉莉酸甲酯處理3 d和7 d后，馬尿泡根系分泌物含量具有明顯差異。（2）與空白處理相比，150 μmol·L^-1茉莉酸甲酯處理后，根系分泌物數(shù)量明顯增加。 （3）馬尿泡根系分泌物主要參與的KEGG通路有α-亞麻酸代謝通路、植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路和賴氨酸生物合成通路。綜上認(rèn)為，茉莉酸甲酯誘導(dǎo)影響了馬尿泡根系的代謝，改變了馬尿泡根系分泌物的含量和數(shù)量。該研究通過非靶向代謝組學(xué)分析，初步揭示了參與馬尿泡根系應(yīng)答茉莉酸甲酯誘導(dǎo)分泌的關(guān)鍵代謝物，為進(jìn)一步了解在茉莉酸甲酯誘導(dǎo)下高山植物根系分泌物的變化和代謝機(jī)制提供了理論依據(jù)，也為馬尿泡資源的可持續(xù)發(fā)展和空間提供了新思路。

關(guān)鍵詞： 馬尿泡， 根系分泌物， 茉莉酸甲酯， 非靶向代謝組學(xué)， 代謝途徑

中圖分類號(hào)： "Q946.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： "A

文章編號(hào)： "1000-3142（2025）01-0172-13

基金項(xiàng)目： "青海省創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)項(xiàng)目（2023-ZJ-Y20）； 青海省特派員專項(xiàng)（2024-1-NCC-0024）

第一作者： 孟靜（1993—），碩士研究生，研究方向?yàn)樗幱弥参镅芯?，（E-mail）15508053103@163.com。

*通信作者： "周黨衛(wèi)，博士，教授，研究方向?yàn)橹参锓肿由飳W(xué)研究，（E-mail）dangweizhou@sina.com。

Differential content and analysis of methyl jasmonate

induced root exudates in Przewalskia tangutica

MENG Jing"YE Xing"LIN Pengcheng"DU Heyan"HU Xingqiang"CAO Xueye

WANG Huan²， SHI Shengbo²， SHEN Jianwei²， ZHOU Dangwei^1，2*

（ 1. School of Pharmacy， Qinghai Minzu University， Xining 810007， China; 2. Key Laboratory of Adaptation and Evolution of

Plateau Biota （AEPB）， Northwest Institute of Plateau Biology， Chinese Academy of Sciences， Xining 810008， China ）

Abstract： "Przewalskia tangutica is an endangered alpine plant， found in the Qinghai-Tibet Plateau， contains tropane alkaloids as its main active ingredients. The roots， seeds and whole herb of P. tangutica are used in medicine and have significant medicinal value. The study was conducted to analyze the changes in the root exudates of P. tangutica induced by methyl jasmonate. The plants were treated with 0， 150 μmol·L^-1"methyl jasmonate for 3 d and 7 d， and the root exudates were analyzed using the non-targeted metabolomics technique of LC-MS/MS. The results were as follows： （1） There was a significant difference in the content of root exudates from P. tangutica after 3 d and 7 d treatments with 0， 150 μmol·L^-1"methyl jasmonate. （2） The amount of root exudate increased significantly with the 150 μmol·L^-1"methyl jasmonate treatment compared to the control. （3） The KEGG pathways mainly involved in the root exudates of P. tangutica were α-linolenic acid metabolism pathway， plant hormone signal transduction pathway and lysine biosynthesis pathway. In summary， it was concluded that the induction of methyl jasmonate affected the metabolism and changed the content and quantity of induced exudates in the root system of P. tangutica. Through non-targeted metabolomics analysis， the study preliminarily reveals the key metabolites involved in the root exudate response to methyl jasmonate of P. tangutica， which provides a theoretical reference for further understanding of the changes in root exudate and metabolism mechanism of this alpine plant under methyl jasmonate. In addition， the results also offer a new way of thinking on the continuation of the resources.

Key words： Przewalskia tangutica， "root exudate， methyl jasmonate， non-targeted metabolomics， metabolic pathway

青藏高原是世界上海拔最高的高原，被譽(yù)為“世界屋脊”（Zhang et al.， 2014）。近幾十年來，由于高原植物種群數(shù)量減少、病蟲害增加、適宜生境退化及土壤中的重金屬含量上升等問題，使得瀕危植物滅絕率增加（Zhong et al.， 2019；楊小俊等，2024）。有研究發(fā)現(xiàn)，在青藏高原低溫、干旱和重金屬的影響下會(huì)抑制高山植物根系的生長，減少根系分泌物的合成（梁天豪等，2024；冉鳳霞等，2024）。例如，干旱脅迫抑制了錦雞兒（Caragana sinica）根系活性，使根系分泌物含量減少（邱權(quán)等，2013）。把德功等（2024）研究發(fā)現(xiàn)砷下調(diào)了青稞（Hordeum vulgare var. coeleste）根系分泌物質(zhì)的能力，對(duì)青稞幼苗的生長產(chǎn)生了負(fù)面影響。此外，高山植物也易受到生物脅迫，如高山動(dòng)物的啃食、害蟲、寄生蟲或微生物病原體等對(duì)植物的反復(fù)攻擊，從而導(dǎo)致根系分泌物的組分不穩(wěn)定（謝正新等，2023；唐雙龍等，2024）。陳冬明等（2016）研究發(fā)現(xiàn)重度放牧降低了垂穗披堿草（Elymus nutans）根系分泌速率，影響了植物生長?？梢姡捣置谖锿ㄟ^響應(yīng)外界環(huán)境變化，對(duì)植物生長造成影響。由于植物根系分泌物成分復(fù)雜、收集困難，并且極易受到生物及非生物的干擾和傷害，難以準(zhǔn)確鑒定出根系分泌的有效組分（Ahlawat et al.， 2024）。有研究發(fā)現(xiàn)，利用溶液培養(yǎng)收集根系分泌物，減少了生物和極端環(huán)境對(duì)植物根系分泌物的影響（Paterson et al.， 2005）；改善了土壤對(duì)根系分泌物難以收集的特點(diǎn)，有助于了解根系分泌物組分，增加資源可用性（王占義等，2010；Baetz ＆ Martinoia et al.， 2013）。李彥林等（2024）利用水培收集法采集了3種高寒草甸植物根系分泌物中的有機(jī)酸，明確了有機(jī)酸的含量及數(shù)量。因此，采用溶液收集法能夠更好地控制無菌條件，明確根系分泌組分（李佳佳等，2020；Ma et al.， 2022）。

茉莉酸甲酯作為一種天然植物激素，具有環(huán)保、無毒無害、廣譜等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及植物保護(hù)等方面（Ramachandra ＆ Ravishankar， 2002；陳晨等，2023）。在植物細(xì)胞中具有誘導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的作用，能夠參與調(diào)控植物的激素水平，刺激植物次生代謝產(chǎn)物的生物合成，提高植物自身防御，保護(hù)植物資源，被認(rèn)為是非常有效的誘導(dǎo)子（Yu et al.， 2019；Vaezi et al.， 2022；Faroza et al.， 2023）。王晨舒等（2024）研究發(fā)現(xiàn)，茉莉酸甲酯濃度及處理時(shí)間具有臨界點(diǎn)，在臨界點(diǎn)之內(nèi)表現(xiàn)出正向激發(fā)作用，超過臨界點(diǎn)誘導(dǎo)作用會(huì)逐漸減弱；賓金華和潘瑞熾（1998）研究發(fā)現(xiàn)， 100 μmol·L^-1的茉莉酸甲酯會(huì)抑制花生（Arachis hypogaea）中淀粉酶的活性；張翠平（2017）研究發(fā)現(xiàn)，與14、28 d處理相比，茉莉酸甲酯對(duì)顛茄（Atropa belladonna）處理7 d后代謝物含量明顯增加；王建偉等（2022）研究發(fā)現(xiàn)，甘薯（Dioscorea esculenta）在150 μmol·L^-1茉莉酸甲酯處理后可溶性糖含量顯著提高，在0、225 μmol·L^-1處理后含量降低；楊楠（2019）研究發(fā)現(xiàn)，可溶性糖在茉莉酸甲酯處理3 d后的含量高于其他處理時(shí)間；Rasi等（2024）研究發(fā)現(xiàn)，150 μmol·L^-1的茉莉酸甲酯增加了曼陀羅（Datura stramonium）根中東莨菪堿和阿托品的產(chǎn)量，而在300 μmol·L^-1的茉莉酸甲酯誘導(dǎo)下則產(chǎn)生了不利影響。可見，使用適宜的濃度和時(shí)間能夠改變植物化合物的積累，減少藥用植物的生產(chǎn)成本，有利于解決自然資源短缺的問題（Wen et al.， 2023）。目前，有很多在茉莉酸甲酯誘導(dǎo)下植物生理的相關(guān)報(bào)道，而根系分泌物作為植物根系固有的生理功能，極少有茉莉酸甲酯對(duì)其分子作用機(jī)制的研究。因此，在茉莉酸甲酯處理下了解根系分泌物有效成分的變化，對(duì)植物資源保護(hù)具有重要作用。

馬尿泡（Przewalskia tangutica）為茄科植物，是高山礫石灘生態(tài)系統(tǒng)的代表性物種，最早記載于藏醫(yī)經(jīng)典《四部醫(yī)典》，是一種傳統(tǒng)藏藥。主要分布于甘肅、青海、新疆、四川、西藏以及阿爾金山沙地，常生長于青藏高原海拔3 200～5 000 m的高山砂礫及干旱草原地區(qū)。它的主要活性成分是托烷類生物堿，具有鎮(zhèn)痛、解痙、消腫的功效，臨床上可治療攣性疼痛、瘡毒、癌瘤和皮膚病等（貢磊磊和馮欣，2019）。由于托烷類生物堿的獲取完全來源于天然植物，馬尿泡中因含有較高的生物堿而被過度采伐，因此2009年馬尿泡已被列為二級(jí)瀕危藏藥用植物（武穎，2023）。其分布區(qū)域狹窄、野外植株數(shù)量少、生境氣候環(huán)境惡劣、再生能力弱、資源銳減，目前，正考慮將馬尿泡列入一級(jí)瀕危藏藥名錄（汪松和解焱，2004；武穎，2023）。目前，對(duì)馬尿泡的研究側(cè)重于組培、化學(xué)成分與藥理活性方面，幾乎沒有對(duì)其根系分泌物的研究報(bào)道，并且馬尿泡資源正處于緊缺狀態(tài)，在自然界中數(shù)量有限。了解馬尿泡根系分泌物組分，探究茉莉酸甲酯誘導(dǎo)下關(guān)鍵分泌物的變化，對(duì)馬尿泡資源延續(xù)具有重要意義。因此，本研究以無菌溶液培方式下的馬尿泡根系為研究對(duì)象，采用非靶向代謝組學(xué)LC-MS/MS方法，通過分析0、150 μmol·L^-1 茉莉酸甲酯處理3、7 d后馬尿泡根系分泌物的變化，探究高山植物根系分物的代謝機(jī)制，以期為馬尿泡資源的可持續(xù)發(fā)展與利用提供新思路。本研究擬探討以下問題：（1）馬尿泡根系分泌物中主要成分的作用；（2）茉莉酸甲酯處理下對(duì)馬尿泡根系分泌物代謝機(jī)制的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

所用材料馬尿泡于2023年采自青海市果洛藏族自治州瑪沁縣（98°00′—100°56′ E、33°43′—35°16′ N，平均海拔為4 100 m）。從馬尿泡囊泡中選取出顆粒飽滿、大小均勻、形態(tài)特征完好且未遭蟲害病害的馬尿泡種子，保存于4 ℃冰箱中備用，標(biāo)本（標(biāo)本號(hào)：X23051136）存放于西北高原生物研究所。

1.2 馬尿泡無菌苗培養(yǎng)

參照雷天翔等（2015）的方法，將種子在250 mg·L^-1的赤霉素浸泡24 h，用75%乙醇和2.5%次氯酸鈉進(jìn)行消毒處理，并且點(diǎn)播在100 mL MS固體培養(yǎng)基的組培瓶中，每瓶6粒，共720株（黑暗培養(yǎng)14 d，溫度25 ℃；在3 000 lx光照條件下培養(yǎng)4個(gè)月，溫度25 ℃，24 h培養(yǎng)）。

1.3 根系分泌物收集及處理方法

將生長4個(gè)月的馬尿泡無菌苗移植到100 mL霍格蘭溶液中，每瓶培養(yǎng)液中放入5株。吸取10 μL茉莉酸甲酯原液456 μL無水乙醇助溶，配置成150 μmol·L^-1培養(yǎng)液，用1 mL無菌注射器吸取，并涂抹在植株上，每隔1 d涂抹2次（4個(gè)樣本組，5瓶為一組重復(fù)6組為一個(gè)樣本組，每個(gè)樣本組有180株）。對(duì)收集的根系分泌物用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（溫度45 ℃，轉(zhuǎn)速66 r·min^-1）濃縮約1 mL，并用0.22 μm水系濾膜過濾。將100 μL液體樣本移液至1.5 mL離心管中，加入400 μL乙腈∶甲醇=1∶1和含0.02 mg·mL^-1 L-2-氯苯丙氨的內(nèi)標(biāo)提取液，渦旋30 s，低溫超聲提取30 min（5 ℃，40 kHz）后，將樣品靜置于-20 ℃冰箱中30 min。用4 ℃ 低溫離心機(jī)以13 000 g離心15 min移取上清液，將上清液用氮?dú)獯蹈?，并重新溶解?00 μL乙腈∶水=1∶1復(fù)溶液。低溫超聲萃取5 min（5 ℃，40 kHz），在4 ℃離心機(jī)離心，將上清液通過0.22 μm濾膜過濾，并轉(zhuǎn)移至進(jìn)樣瓶中上機(jī)分析。

1.4 LC-MS/MS分析

色譜條件：HSS T3色譜柱型號(hào)為100 mm × 2.1 mm i.d.，1.8 μm，流動(dòng)相A為95% 水+5%乙腈（0.1% 甲酸），流動(dòng)相B為47.5% 乙腈+47.5% 異丙醇+5% 水（0.1% 甲酸）。流速為0.40 mL·min^-1，柱溫為40 ℃。

質(zhì)譜條件：質(zhì)量掃描范圍為70～1 050 m/z，鞘氣流速為50 L·h^-1，輔助氣流速為13 L·h^-1，輔助氣加熱溫度為425 ℃，正模式噴霧電壓為3 500 V，負(fù)模式噴霧電壓為-3 500 V，離子傳輸管溫度為325 ℃，歸一化的循環(huán)碰撞能為20 V～40 V～60 V。一級(jí)分辨率為60 000，二級(jí)質(zhì)譜分辨率為7 500，采用DDA模式采集數(shù)據(jù)。

1.5 代謝物鑒定

上機(jī)完成后，將LC-MS原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入代謝組學(xué)處理軟件Progenesis QI （Waters Corporation，Milford，USA），進(jìn)行基線過濾、峰識(shí)別、積分、保留時(shí)間校正、峰對(duì)齊，最終得到1個(gè)保留時(shí)間、質(zhì)荷比和峰強(qiáng)度的數(shù)據(jù)矩陣，同時(shí)將MS、MSMS質(zhì)譜信息與代謝公共數(shù)據(jù)庫HMDB （http：//www.hmdb.ca/）、Metlin （https：//metlin.scripps.edu/） 以及上海美吉生物技術(shù)公司自建庫進(jìn)行匹配，得到代謝物信息。

1.6 數(shù)據(jù)分析

基于美吉云平臺(tái)（cloud.majorbio.com）進(jìn)行分析，采用R語言中的ropls包（Version1.6.2）對(duì)主成分進(jìn)行分析（PCA）和正交偏最小二乘法-判別分析（OPLS-DA），并使用7次循環(huán)交互驗(yàn)證來評(píng)估模型的穩(wěn)定性。顯著差異代謝物的選擇基于PLS-DA模型得到的變量權(quán)重值（VIP）和Student’s t檢驗(yàn)P值確定代謝物為顯著差異代謝物。差異代謝物通過KEGG數(shù)據(jù)庫（https：//www.kegg.jp/kegg/pathway.html）進(jìn)行代謝通路注釋，獲得差異代謝物參與的通路。用Python軟件包scipy.stats進(jìn)行通路富集分析，并通過Fisher精確檢驗(yàn)獲得與實(shí)驗(yàn)處理最相關(guān)的生物學(xué)途徑。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬尿泡根系分泌物鑒定

不同處理的馬尿泡根系分泌代謝物根據(jù)其特性多注釋在10種類型中，在整體分類上呈現(xiàn)較高的多樣性（表1）。脂質(zhì)和有機(jī)酸化合物在0 μmol·L^-1茉莉酸甲酯處理3 d后數(shù)量相同，在處理7 d后數(shù)量分別為213種和211種，所占百分比分別為22.30%和22.09%，隨著時(shí)間的增加而減少。有機(jī)氧化合物和苯系化合物數(shù)量隨著時(shí)間的增加而增多，生物堿、有機(jī)氧、有機(jī)雜環(huán)及苯丙素等化合物數(shù)量變化不明顯。在150 μmol·L^-1茉莉酸甲酯處理3 d后，脂質(zhì)和有機(jī)酸化合物數(shù)量分別有201種和249種，所占百分比分別為20.16%和24.97%，處理7 d后的數(shù)量分別為243種和211種，所占百分比分別為23.91%和20.77%。其中，脂質(zhì)類、苯丙素和聚酮類及苯系化合物數(shù)量隨著處理時(shí)間的增加而增多，有機(jī)酸及衍生物、生物堿、有機(jī)雜環(huán)化合物、核苷和核苷酸的數(shù)量隨著時(shí)間的增加而減少，有機(jī)氮化合物則沒有變化。這表明茉莉酸甲酯的濃度和處理時(shí)間對(duì)代謝物的積累產(chǎn)生重要影響。

2.2 代謝組數(shù)據(jù)PCA分析

主成分分析是一種用于揭示組間差異、總結(jié)數(shù)據(jù)方差及衡量樣本變異性的多元方法（Marukatat， 2023）。通過PCA對(duì)150 μmol·L^-1茉莉酸甲酯處理3、7 d（EG3、EG7）及0 μmol·L^-1茉莉酸甲酯處理3、7 d（CK3、CK7）后的馬尿泡根系分泌物進(jìn)行分析（圖1）。QC樣本的聚類結(jié)果表明試驗(yàn)結(jié)果穩(wěn)定可靠，并且樣品組內(nèi)6個(gè)樣品均聚集在一起，說明樣品組內(nèi)的次生代謝物具有較高的相似性。相反，4個(gè)不同處理的馬尿泡根系分泌物樣本分布于由PC1和PC2主要成分軸組成的不同區(qū)域，說明4個(gè)樣本之間代謝物的類型或相對(duì)含量存在顯著差異。

2.3 總體差異代謝物分析

為了解不同處理下馬尿泡根系分泌代謝物的差異情況，對(duì)EG3、 EG7、CK3和CK7 4個(gè)樣品組中馬尿泡根系分泌物分別進(jìn)行了比較分析（VIPgt;1，Plt;0.05），結(jié)果如圖2所示，在EG3 vs CK3的比較組中，馬尿泡根系分泌物含量有468種上調(diào)、333種下調(diào)；在EG7 vs CK7的比較組中，馬尿泡根系分泌物含量有356種上調(diào)、311種下調(diào)；在EG7 vs EG3的比較組中，馬尿泡根系分泌物含量有293種上調(diào)、369種下調(diào)。這表明茉莉酸甲酯對(duì)馬尿泡根系分泌物合成既有促進(jìn)作用也有抑制作用，但與空白處理相比，受到促進(jìn)的代謝物要多于受到抑制的代謝物。

2.4 差異代謝物的聚類分析

為找出不同處理下馬尿泡根系分泌物的差異成分，對(duì)不同含量的代謝物建立樣本層次聚類樹，通過不同組別差異代謝物的變化趨勢(shì)可以發(fā)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)各階段哪些代謝物發(fā)生了變化。由圖3可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)馬尿泡根系分泌物前20種代謝物進(jìn)行聚類，左側(cè)為代謝物聚類的樹狀圖，右側(cè)為代謝物的名稱，上方為樣本聚類的樹狀圖，下方為樣本的名稱，2個(gè)分支離得越近，說明它們的含量越接近，不同顏色表示代謝物在該組樣本中相對(duì)含量的大小。與空白處理樣本組相比，6種代謝物在150 μmol·L^-1茉莉酸甲酯處理3 d后含量較高，如蔗糖、海藻糖和果果二糖等；8種代謝物在150 μmol·L^-1茉莉酸甲酯處理7 d后含量較高， 如升麻素苷、二氫毛地黃毒苷和東莨菪堿等。這表明150 μmol·L^-1茉莉酸甲酯處理7 d后差異代謝物的代謝機(jī)能更為活躍。

2.5 生物堿關(guān)鍵特征識(shí)別、鑒定及含量變化

為了解不同處理下馬尿泡根系分泌物生物堿的差異情況，對(duì)EG3、 EG7、CK3和CK7 4個(gè)樣本組收集到的生物堿進(jìn)行差異分析。根據(jù)變量重性投影VIPgt;1結(jié)合一級(jí)與二級(jí)質(zhì)譜圖信息與實(shí)際樣品進(jìn)行比對(duì)，采用標(biāo)準(zhǔn)品對(duì)特征成分進(jìn)行定性鑒定及信息確認(rèn)，篩選出差異代謝物。本研究重點(diǎn)關(guān)注在OPLS-DA模型發(fā)揮的重要分類作用，并根據(jù)VIP值的大小及代謝物對(duì)樣品組間的影響強(qiáng)度和解釋能力進(jìn)行篩選。共篩選出13種生物堿特征成分進(jìn)行分析（表2）。可見，在生物堿13種特征成分中，托烷類生物堿的特征成分最多，占總數(shù)的38.46%。其中，打碗花精B2和東莨菪堿的VIP值較大，分別為1.98和1.81。由表2可知，東莨菪堿含量隨著茉莉酸甲酯濃度和處理時(shí)間的增加而增加；而打碗花精B2含量則隨著茉莉酸甲酯濃度和處理時(shí)間的增加而降低。

2.6 馬尿泡根系分泌物KEGG通路分析

代謝途徑分析是根據(jù)KEGG代謝途徑數(shù)據(jù)庫，采用拓?fù)鋵W(xué)方法（relative-betweeness centrality），將鑒定出的馬尿泡根系分泌物映射到KEGG通路上進(jìn)行注釋。由表3可知，植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、賴氨酸生物合成及α-亞麻酸代謝為馬尿泡根系分泌物的顯著富集通路。

植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中有7種代謝物參加，在EG3 vs CK3和EG7 vs EG3比較組中參與的代謝物有4種，并且含量都為上調(diào)；在EG7 vs CK7比較組中參與的代謝物有5種，上調(diào)的有3種、下調(diào)的有2種。在賴氨酸生物合成通路中注釋到的代謝物有13種，在EG3 vs CK3比較組中參與的代謝物有9種，上調(diào)的代謝物有5種、下調(diào)的有4種；在EG7 vs CK7比較組中參與的代謝物有9種，上調(diào)的代謝物有8種、下調(diào)的有1種；在EG7 vs EG3比較組中參與的代謝物有5種，上調(diào)的代謝物有4種、下調(diào)的有1種。

α-亞麻酸代謝通路有12種代謝物參加，在EG3 vs CK3比較組中參與的代謝物有5種，上調(diào)的代謝物有4種、下調(diào)的有1種；在EG7 vs CK7比較組中參與的代謝物有8種，上調(diào)的代謝物有6種、下調(diào)的有2種；在EG7 vs EG3比較組中參與的代謝物有6種，都為上調(diào)。綜上可知，在150 μmol·L^-1茉莉酸甲酯處理3 d和7 d后能夠改變參與通路的代謝物，并且在150 μmol·L^-1茉莉酸甲酯處理7 d后通路中參與的代謝物明顯增加。

3 討論

托烷類生物堿作為茄科植物中的有效成分，除藥理作用之外，還能夠防治蟲害，通過抑制害蟲的生長發(fā)育對(duì)植物進(jìn)行保護(hù)（吳瓊，2021）。楊怡等（2018）研究發(fā)現(xiàn)在茉莉酸甲酯誘導(dǎo)后，顛茄（Atropa belladonna）根部的TR1和H6H基因均有較高的表達(dá)水平， 使東莨菪堿和莨菪堿的含量升高（楊怡等，2018）；本研究結(jié)果也顯示，在150 μmol·L^-1茉莉酸甲酯誘導(dǎo)7 d后馬尿泡根系分泌物中莨菪堿和東莨菪堿得到積累。這說明150 μmol·L^-1茉莉酸甲酯能夠調(diào)控馬尿泡中TR1和H6H基因的表達(dá)，促進(jìn)分泌物的積累，從而提高馬尿泡的自身防御。Zeng等（2024）研究發(fā)現(xiàn)打碗花精是通過惕佫酰假托品合酶進(jìn)行合成，能夠抑制糖苷酶活性，具有很好的降糖作用。糖類化合物作為馬尿泡根系分泌物中的有效成分，可以通過SWEET蛋白將其轉(zhuǎn)運(yùn)至胞外，維持細(xì)胞滲透勢(shì)的平衡以利于植物生長（胡麗萍等，2017）。本研究中，打碗花精B2在150 μmol·L^-1茉莉酸甲酯誘導(dǎo)后，其含量隨著時(shí)間的增加而降低；糖類化合物的含量在150 μmol·L^-1茉莉酸甲酯誘導(dǎo)3 d后最高，誘導(dǎo)7 d后次之。這說明茉莉酸甲酯通過降低打碗花精B2的含量，減少對(duì)糖類化合物合成的抑制，從而維持馬尿泡的生長發(fā)育。此外，在0、150 μmol·L^-1茉莉酸甲酯處理3 d和7 d后，馬尿泡根系分泌出有機(jī)酸類、醇類、胺類及酚類等化合物，與馬鳳鳴等（2011）通過培養(yǎng)大豆（Glycine max）幼苗獲取根系分泌物，從中分離鑒定出有機(jī)酸類、酚類、醇類等種類豐富的化合物成分相似，也與國內(nèi)文獻(xiàn)中報(bào)道的根系分泌物成分大體相同（張豆豆等，2014；蔡瑩和于曉菲，2022；夏瑞雪等，2024）。不同的是，曹福亮和歐祖蘭（2008）研究發(fā)現(xiàn)在水楊酸處理后的銀杏（Ginkgo biloba）幼苗中糖類化合物含量降低。包穎等（2020）研究發(fā)現(xiàn)茉莉酸甲酯對(duì)受鹽脅迫植物的緩解作用要比水楊酸明顯，并且提高了根系中氨基酸的含量。而本研究中，在茉莉酸甲酯誘導(dǎo)后糖類化合物和氨基酸的含量升高。這說明茉莉酸甲酯對(duì)馬尿泡根系代謝物有積極的影響。

α-亞麻酸代謝和植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是植物應(yīng)答非生物脅迫過程中的重要生理功能，參與的代謝物大多為脂質(zhì)類化合物（Guimaraes ＆ Venancio et al.， 2022；張笑等，2024），在α-亞麻酸代謝通路中，亞麻酸是茉莉酸合成的直接底物（Tang et al.， 2024）。能夠通過施加茉莉酸甲酯提高植物脂氧合酶的活性，從而促進(jìn)亞麻酸的合成（桂連友等，2005）。12-OPDA作為不飽和脂肪酸，是茉莉酸合成的中間體（Yuho et al.， 2024）。江南（2014）等研究發(fā)現(xiàn)ACOX和MFP2基因在α-亞麻酸代謝過程中參與調(diào)控12-OPDA的合成。而外源茉莉酸甲酯能夠調(diào)控相關(guān)基因表達(dá)促進(jìn)代謝物合成，提高植物的防御機(jī)制（Benevenuto et al.， 2019）。Chen等（2022）研究發(fā)現(xiàn)通過施加茉莉酸甲酯使PpCOI1、PpJAZ和PpMYC2基因上調(diào)，促進(jìn)了植物中茉莉酸的積累，從而發(fā)揮耐寒作用。在植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中，茉莉酸異亮氨酸（JA-Ile）由ABCG16基因調(diào)控合成，能夠激活茉莉酸信號(hào)，是植物調(diào)節(jié)環(huán)境壓力和生長發(fā)育的關(guān)鍵機(jī)制（Thurow et al.， 2020；Lin et al.， 2024）。3-吲哚乙酸作為植物體內(nèi)天然因素，能夠參與植物抗氧化調(diào)節(jié)，促進(jìn)植物生長（朱振華，2018）。本研究結(jié)果顯示，在150 μmol·L^-1茉莉酸甲酯處理7 d后，馬尿泡根系分泌物通路的α-亞麻酸代謝和植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的茉莉酸含量增加。α-亞麻酸代謝通路中亞麻酸含量在150 μmol·L^-1茉莉酸甲酯處理3 d后增加，12-OPDA含量在茉莉酸甲酯處理7 d后增加；植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中JA-Ile含量在150 μmol·L^-1茉莉酸甲酯處理3 d后上升，3-吲哚乙酸含量在茉莉酸甲酯處理處理7 d后升高。以上分析說明，在茉莉酸甲酯誘導(dǎo)下α-亞麻酸代謝和植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的信號(hào)分子發(fā)生積極響應(yīng)，通過刺激基因表達(dá)促進(jìn)代謝物的合成，從而適應(yīng)逆境脅迫。本研究發(fā)現(xiàn)，這兩條代謝通路中都有茉莉酸參與，說明這兩條通路之間存在密切的聯(lián)系和相互作用，共同維持著植物體內(nèi)的物質(zhì)代謝平衡（張鈺麟等，2022）。

在賴氨酸生物合成通路中，參與的化合物多為氨基酸。氨基酸可以調(diào)節(jié)植物的生理代謝過程，平衡細(xì)胞滲透壓，促進(jìn)植物生長以及對(duì)逆境的適應(yīng)性（曾鳴謙等，2024；吳依琳等，2024）。有研究發(fā)現(xiàn)，2-氨基己二酸是賴氨酸生物合成過程中的中間產(chǎn)物，由酵母氨酸分解轉(zhuǎn)化而來，能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞的滲透壓，保持細(xì)胞水分，提高植物的抗旱性（Arruda et al.， 2000；張翠利等，2022）。酵母氨酸對(duì)植物賴氨酸的合成起主要調(diào)控作用，能夠降解植物中過量的賴氨酸，維持植物賴氨酸濃度的穩(wěn)定水平（孫曉波等，2013）。天冬氨酸作為賴氨酸生物合成的前體，不僅能夠與重金屬發(fā)生螯合反應(yīng)，而且還可以增強(qiáng)作物根系的活力，促進(jìn)植物內(nèi)源激素的合成和分泌，從而提高植物的生物量和產(chǎn)量（楊晴晴等，2019；趙春宇等，2024）。本研究中，150 μmol·L^-1茉莉酸甲酯處理3 d后，2-氨基己二酸含量升高；處理7 d后，酵母氨酸和天冬氨酸含量升高，2-氨基己二酸含量則沒有變化。這說明150 μmol·L^-1茉莉酸甲酯能夠促進(jìn)賴氨酸生物合成通路中氨基酸的合成，對(duì)重金屬抑制、細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)和植物生長發(fā)揮了重要作用。

4 結(jié)論

本研究通過溶液收集0、150 μmol·L^-1茉莉酸甲酯處理3、7 d的馬尿泡根系分泌物，共檢測(cè)鑒定出2 921種化學(xué)物質(zhì)成分。初步探明了馬尿泡根系分泌物的化學(xué)組成及代謝機(jī)制，為后續(xù)馬尿泡相關(guān)物質(zhì)研究提供了重要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。本研究結(jié)果表明，不同處理下馬尿泡根系分泌物組分與含量存在顯著差異，在150 μmol·L^-1茉莉酸甲酯處理3 d 后糖類化合物和有機(jī)酸的積累最多；在150 μmol·L^-1茉莉酸甲酯處理7 d后，對(duì)生物堿和脂質(zhì)類化合物的合成有顯著促進(jìn)作用，并且150 μmol·L^-1茉莉酸甲酯誘導(dǎo)代謝物的數(shù)量明顯高于空白處理后的數(shù)量。這說明在茉莉酸甲酯誘導(dǎo)下，導(dǎo)致了根系分泌物化學(xué)成分差異性；此外，150 μmol·L^-1茉莉酸甲酯通過調(diào)控相關(guān)基因的表達(dá)上調(diào)，促進(jìn)了根系分泌物的合成，提高了馬尿泡的防御反應(yīng)，對(duì)馬尿泡資源保護(hù)具有積極作用。因此，茉莉酸甲酯不僅在一定程度上影響其根系分泌物的化學(xué)組成與含量，而且對(duì)相關(guān)基因的表達(dá)進(jìn)行了調(diào)控。本研究結(jié)果為馬尿泡根系分泌物的進(jìn)一步探究提供了較為全面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，后期仍有待進(jìn)一步開展在茉莉酸甲酯作用下馬尿泡根系代謝物的機(jī)制研究，以期為馬尿泡生理活動(dòng)和資源延續(xù)提供一個(gè)基于根系分泌物的新視角。

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（責(zé)任編輯 蔣巧媛 王登惠）