环丙沙星胁迫对小麦生理及代谢的影响

作     者：赵里曼 牟美睿 武丽娟 贲蓓倍 杨仁杰 刘海学 ZHAO Li-man;MU Mei-rui;WU Li-juan;BEN Bei-bei;YANG Ren-jie;LIU Hai-xue

作者机构：天津农学院农学与资源环境学院天津300384 农业农村部环境保护科研监测所天津300191 北京诺禾致源科技股份有限公司天津301700 天津农学院工程技术学院天津300384 

出 版 物：《西南农业学报》 (Southwest China Journal of Agricultural Sciences)

年 卷 期：2022年第35卷第10期

页      面：2311-2318页

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(41771357) 

主　　题：环丙沙星 小麦 生理 代谢组 差异代谢物 代谢通路 

摘      要：【目的】探究环丙沙星(Ciprofloxacin, CIP)对小麦幼苗生理及代谢的影响,拓展植物对抗生素响应机制的理解。【方法】对小麦‘百农207’幼苗进行不同浓度CIP胁迫处理,测定小麦幼苗的生理指标,并通过气相色谱质谱联用技术(GC-MS)测定其代谢物及代谢途径。【结果】随着CIP浓度的增加,叶绿素a、类胡萝卜素、总叶绿素、MDA含量先上升后下降,叶绿素b含量和POD活性降低,CAT和SOD活性也呈先升后降的变化趋势;此外,对GC-MS检测的55种代谢物进行定性及多元统计分析,筛选出显著差异代谢物10种,其中氨基酸类比重占40%;对差异代谢物进行代谢通路分析,得到13条代谢通路,其中显著变化的5条代谢通路为甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢,丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢,乙醛酸和二羧酸代谢,氰基氨基酸代谢,氨酰-tRNA生物合成。【结论】在CIP胁迫条件下小麦会通过提高叶绿素、MDA含量,以及提高保护酶CAT和SOD的活性来忍耐CIP胁迫的伤害。经多元统计分析发现不同浓度CIP胁迫下小麦叶片代谢物质发生显著性变化。氨基酸类代谢物为小麦幼苗响应CIP胁迫的关键代谢物,代谢通路中氨基酸相关通路占比较大,说明通过氨基酸代谢途径研究抗生素对小麦幼苗代谢物的影响具有可行性,研究结果可为探究小麦响应CIP提供理论依据。