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唐古特白刺(Nitraria tangutorum Bobr.)属蒺藜科(Zygophyllaceae)白刺属(Nitraria L.)灌木,是我国特有白刺种之一,是典型的稀盐型盐生植物,具有较强的耐盐和抗旱能力,是荒漠、半荒漠和盐渍化土地上的重要建群种或优势种。因此,研究其耐盐代谢机理对培育耐盐新品种及发现耐盐新途径具有重要意义。本研究以唐古特白刺为材料,构建了稳定、快速生长的悬浮细胞体系,研究了其生长特性,进而研究了盐胁迫下细胞的生长速度、渗透调节物、膜损伤程度及抗氧化酶活性的变化情况;再利用代谢组学方法研究了不同盐浓度胁迫下唐古特白刺悬浮细胞代谢谱的差异,筛选出细胞耐盐标志性代谢物,并分析了代谢物对盐胁迫的响应,通过构建细胞在盐胁迫下的主要代谢途径,分析了代谢物之间的代谢关联性,探索了唐古特白刺细胞适应盐胁迫的重要生理代谢调控机制。主要结果归纳如下:1.唐古特白刺的茎段诱导出愈伤组织的能力高于叶片。筛选出诱导愈伤组织和悬浮细胞继代培养的最佳激素配比为2,4-D 1.5 mg?L-1、NAA 0.2 mg?L-1、6-BA 0.4 mg?L-1。细胞悬浮培养最佳接种方式为7.5 m L母液于含有30 m L MS液体培养基的100 m L锥形瓶中,摇床上黑暗培养,转速120 r?min-1,温度26~28℃,继代培养最佳时间为接种后的第9 d。在继代培养的第3 d,细胞活力达到最高值,吸光度为0.69,细胞代谢最为旺盛;第7 d细胞分裂指数达到最高值,为5.1%,即分裂比较旺盛。细胞的存活率在细胞生长延迟期和稳定期较对数期下降略快,但均保持在84%-93%之间。2.盐胁迫对唐古特白刺悬浮细胞的生长影响明显。低盐浓度(100 mmol?L-1)促进细胞生长,细胞最快达到快速生长中期,能达到的生长极限值最大,为0.9379 mg?m L-1;高盐浓度(≥150 mmol?L-1)抑制细胞生长,达到快速生长中期时间延后,生长极限值降低。从细胞生长的临界浓度(C50)可知,唐古特白刺悬浮细胞耐盐阈值高达227 mmol?L-1,表明其具有较强的耐盐能力。3.盐胁迫下唐古特白刺悬浮细胞可通过改变渗透调节物的含量和抗氧化酶的活性来适应盐环境。在低盐浓度下(100 mmol?L-1),可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸3种渗透调节物含量增加,随培养时间的延长呈增加趋势,而在高盐浓度下(≥150 mmol?L-1),随培养时间的延长呈先增加后降低的趋势,且浓度越高达到最高值的时间越早,而可溶性糖表现更为突出。在100 mmol?L-1盐处理下,MDA含量随培养时间延长呈上升趋势,而在150、200、250 mmol?L-1的盐处理组中MDA含量随培养时间延长呈先迅速增长而后趋于平衡的趋势。与此同时,SOD和POD的活性和MDA含量变化基本一致,即抗氧化酶修复速度和细胞膜氧化速度变化一致。SOD活性到达最高值的时间较POD更早,是抗氧化调节的第一道防线。从各生理指标的相关性分析中可知,细胞鲜质量与可溶性糖和MDA的含量分别呈极显著(P<0.01)和显著(P<0.05)负相关,MDA含量和SOD、POD活性呈极显著正相关(P<0.01),可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量间呈极显著正相关(P<0.01),渗透调节物质含量和酶类活性之间呈极显著正相关(P<0.01)。表明唐古特白刺悬浮细胞通过增加可溶性糖来缓减渗透胁迫,以提高抗氧化酶活性来清除超氧自由基保护膜脂,且渗透调节和抗氧化调节同时进行并相互关联。4.分析了盐胁迫下唐古特白刺悬浮细胞的代谢谱变化。利用GC-TOF/MS从盐胁迫处理下的唐古特白刺悬浮细胞水相和有机相代谢物提取液中分别检测到373和629个物质峰,通过PLS-DA模型建立、统计分析和数据库检索,最终筛选并鉴定出25种具有潜在耐盐标志性的代谢物,即:果糖、半乳糖、葡萄糖、木糖、甘露糖等糖类,脯氨酸、丙氨酸、缬氨酸等氨基酸,苹果酸、琥珀酸、草酸、苯甲酸、苯二甲酸、丁酸、壬二酸、丁二胺、乙酰胺、已二胺等有机酸和胺类,十八碳烯酸、十八烷酸、十六烷酸、亚麻酸、二十碳烷、十二烷等脂肪酸,以及植物甾醇谷甾醇。5.在分析唐古特白刺悬浮细胞响应盐胁迫的主要代谢物组成和相对含量的基础上,构建了其响应盐胁迫的主要代谢途径,包括糖类代谢、氨基酸代谢、脂肪酸代谢、三羧酸循环等代谢途径。其中盐胁迫下糖类代谢活跃,葡萄糖、半乳糖、甘露糖含量呈增加趋势,果糖和木糖含量呈降低趋势;氨基酸代谢旺盛,盐胁迫下其含量(脯氨酸、缬氨酸、丙氨酸)升高,脯氨酸含量尤为突出,在250 mmol?L-1处理下,细胞脯氨酸含量约是无盐组的100倍;脂肪酸代谢速度加快,十六烷酸、十八烷酸、十八碳烯酸含量升高,在低盐浓度下(100 mmol?L-1)即可达到最高值;有机酸类代谢比较稳定,苹果酸、琥珀酸、草酸、苯甲酸、苯二甲酸等的相对含量变化不大;谷甾醇含量增高。由此可知,唐古特白刺悬浮细胞通过对糖类、氨基酸、脂肪酸、有机酸、甾醇等物质的代谢调节协同增强了其抗盐能力。综上所述,本研究建立了唐古特白刺悬浮细胞悬浮培养体系,分析其盐胁迫下的生长和生理指标,确定了细胞的耐盐阈值;检测并筛选出唐古特白刺悬浮细胞耐盐标志性代谢物25种,并分析了其代谢调节方式,阐释了唐古特白刺适应盐胁迫代谢机制。相关研究结果将为白刺耐盐机理的进一步研究及对耐盐新品种的筛选、耐盐新途径的发现提供优良材料和理伦依据。