外源色氨酸对油菜幼苗色氨酸下游代谢网络及生长发育的影响

色氨酸是合成蛋白质的重要氨基酸,也是植物生长激素IAA和某些次生代谢产物的前体物质,对植物生长发育及病虫害防御有重要作用.为了探究色氨酸对白菜型油菜(Brassica rapa L)生长发育及防御物质累积的影响及其可能的机制,该研究采用外源色氨酸对油菜幼苗进行叶面喷施,分析了色氨酸对油菜幼苗生长发育及生长素IAA和次生代谢产物芥子油苷合成的影响.结果表明:(1)低浓度色氨酸(100 mg/L)处理可有效地促进油菜叶片与根系的发育,但随着浓度增高,促进作用逐渐减弱.(2)荧光定量PCR分析表明,外源色氨酸处理后,油菜幼苗叶片中生长素IAA的3条合成途径都被激活,IPA途径的BrTAA1和BrYUCCA8、IAM途径的BrAMI 1及IAOx途径的BrCYP71A13和BrNIT2等关键酶基因的表达均受到强烈的诱导,因而导致IAA的含量显著提高.(3)外源色氨酸处理还激活了下游的吲哚族芥子油苷的合成途径调控因子基因BrMYB34、BrMYB51和BrMYB122以及合成酶基因BrCYP79B2、BrCYP79B3、BrCYP83B1、BrSUR1的表达,同时抑制了其降解酶基因BrTGG1、BrPEN 2的表达,从而引起吲哚族芥子油苷的累积.研究发现,外源色氨酸处理可通过调控生长素IAA合成途径和吲哚族芥子油苷的合成途径相关基因表达,有效地促进油菜生长调节物质和生物防御物质的累积,从而增加生物量和提高潜在抗病能力.