硫苷是生物学上具有重要意义的自然化合物,在十字花科植物中均检测到硫苷的存在。硫苷及其分解产物具有抗虫、杀菌等作用,十字花科蔬菜的辛辣味、苦味、刺激性气味等都与硫苷的降解产物有关,萝卜辛辣味的主要成份是来自于4-甲硫基-3-丁烯基硫苷的降解产物4-甲硫基-3-丁烯基异硫氰酸酯。流行病学研究显示十字花科蔬菜中的硫苷能够使癌症的发病风险下降。在一些十字花科物种和拟南芥上已经进行了许多有关硫苷组分及含量等方面的研究,单个物种上硫苷的详细研究对分析基因型、硫苷与抗性关系等方面的研究有重要作用。在萝卜上仅对少数品种中硫苷组分及含量进行了分析,硫苷含量与合成代谢相关基因表达关系的研究鲜有报道。本研究首先对45个品种分析了萝卜中硫苷的组分和含量,分析了萝卜基因型对总硫苷和单个硫苷含量的影响;对硫苷合成代谢过程中关键基因表达进行分析;进而分析了外源施用硫对硫苷含量和合成代谢相关基因表达的影响,以期为改变植物体的硫苷含量、解析硫苷合成及其累积的分子机制提供理论依据。主要研究结果如下:1.通过液质联用(LC-MS)法分析45个基因型萝卜肉质根中的硫苷组分,共检测到12种硫苷,其中8种脂肪族硫苷:4-甲基亚磺酰基-3-丁烯基硫苷(Glucoraphenin,GRE)、2-羟基-3-丁烯基硫苷(Progoitrin,PRO)、4-甲基亚磺酰丁基硫苷(Glucoraphanin,RAA)、庚基硫苷(n-Heptyl)、4-巯基丁基硫苷(Glucosativin,4-MERC)、4-戊烯基硫苷(Glucobrassicanapin,GBN)、4-甲硫基丁基硫苷(Glucoerucin,GER)、4-甲硫基-3-丁烯基硫苷(Glucoraphasatin,GRH),4 种吲哚族硫苷:4-羟基吲哚-3-甲基硫苷(4-hydroxyglucobrassicin,4OH)、吲哚-3-甲基硫苷(Glucobrassicin,GBC)、4-甲氧基吲哚-3-甲基硫苷(4-Methoxyglucobrassicin,4ME)、1-甲氧基吲哚-3-甲基硫苷(Neoglcobrassincin,NEO)。通过HPLC法对45个萝卜基因型硫苷含量进行了分析,通过内标法得出总硫苷含量平均为10.56 μmol·g-1 DW,硫苷含量占干重的比例的变化区间为0.14-0.97%。通过分析单一硫苷的相关系数矩阵得到各硫苷间的相关性,总硫苷含量与4-戊烯基硫苷、4-甲硫基丁基硫苷、4-甲硫基-3-丁烯基硫苷含量呈极显著正相关,与4-甲基亚磺酰丁基芥子硫苷、吲哚-3-甲基硫苷、4-甲氧基吲哚-3-甲基硫苷、1-甲氧基吲哚-3-甲基硫苷含量呈显著正相关,同族硫苷间相关性较强。2.研究了萝卜生长发育过程中叶、根皮、根肉中硫苷的种类、含量变化,并对硫苷合成的13个关键基因和2个黑芥子酶基因的表达样式进行了分析。结果表明,根、茎、叶中的硫苷含量明显不同,但均以脂肪族硫苷为主,含量最高的为幼苗期的根,达24.22 μmol·g-1 DW,是叶片中含量的4倍。萝卜各器官中硫苷含量随生长发育呈下降的趋势,这种变化与单个硫苷4-甲硫基-3-丁烯基硫苷含量的变化一致。硫苷含量变化与各基因的表达量之间呈现出不同程度的相关性,其中AOP2和CYP81B2基因同硫苷的含量变化呈现出较强的正相关性,表明这些基因可能是调控硫苷合成的关键基因。各基因在叶片中的表达量较高,在根肉中表达量极低。推测萝卜中的硫苷主要在叶片中合成,然后转运到根部储存。本研究在分子水平上初步揭示了硫苷合成累积的分子机制。3.研究了水培条件下低、中、高硫浓度处理对萝卜肉质根中硫苷含量的影响,并分析了部分硫苷合成及代谢的关键基因。结果表明,硫处理促进了肉质根中脂肪族硫苷、吲哚族硫苷和总硫苷的积累,最大值相对于对照组提高了 49.1%。硫处理对脂肪族硫苷含量的影响较为明显,吲哚族硫苷的含量也略有升高,值得注意的是,随硫浓度的提高与处理时间的增加,总吲哚族硫苷占总硫苷含量的比例提高。在不同硫浓度处理条件下,都以脂肪族硫苷为主,且总硫苷含量的变化与4-甲硫基-3-丁烯基硫苷含量的变化呈现出正相关。检测到SUR2和TGG4基因的互作作用与硫处理条件下硫苷的含量变化呈现出一定的相关性,可能是硫处理的响应基因。研究结果将为通过外界环境调节硫苷含量、以及根菜类作物硫肥的合理使用提供理论支持。