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盐胁迫是全球范围内影响农作物产量的重要非生物胁迫因子之一。代谢组学是分析生物体受外界刺激、病菌侵染和遗传信息改变等因素引起代谢变化的一门学科，由于可直观了解植物体内代谢产物动态变化，故而在植物应对胁迫响应研究中应用广泛，是植物抗逆性研究的重要手段。本研究以哥伦比亚生态型拟南芥为实验材料，利用NaCl溶液对拟南芥植株进行胁迫处理，采用中性解吸电喷雾萃取电离质谱（Neutraldesorption-extractiveelectrosprayionizationmassspectrometry，ND-EESI-MS）、超高效液相串联四级杆飞行时间质谱联用（Ultraperformanceliquidchromatographycoupledwithquadrupole-timeofflightmassspectrometry，UPLC-QTOF-MS）和高效液相色谱（Highperformanceliquidchromatography，HPLC）三种代谢组学技术分析了拟南芥在盐胁迫下的代谢产物。主要研究结果如下。
1、用50、100、200和300mMNaCl溶液胁迫处理拟南芥1、4、7d，采用新兴的直接质谱技术ND-EESI-MS对拟南芥莲座叶进行原位无损分析，正离子模式下获得了不同胁迫处理拟南芥叶ND-EESI-MS代谢产物指纹图谱，通过串联质谱结合有关数据库，定性出丝氨酸、精氨酸、谷氨酸、肉桂酸、咖啡酸、阿魏酸、杨梅素、原儿茶酸、表儿茶素、桑黄素、异戊烯基香豆素和二苯并呋喃12种代谢物。应对盐胁迫时，丝氨酸、精氨酸、谷氨酸和涉及莽草酸-苯丙素代谢途径的肉桂酸、咖啡酸、阿魏酸、表儿茶素含量在50、100、200mMNaCl盐胁迫下都升高，且在200mM时变化最大，但在最高浓度300mMNaCl盐胁迫下降低。主成分分析（Principalcomponentanalysis，PCA）和偏最小二乘法判别分析（Partialleastsquaresdiscriminationanalysis，PLS-DA）结果都显示较高浓度（200mM和300mM）盐胁迫处理组都能很好地与实验对照组和较低浓度（50mM和100mM）盐胁迫处理组区分。ND-EESI-MS技术无需样品预处理，可实现对样品原位活体检测，并且对样品不会造成明显伤害，检后植物可继续生长，可实现对同一株植物的定位持续观察，每个样品检测时间仅仅为30s，可以实现高通量快速检测。ND-EESI-MS分析技术在研究植物活体代谢组学方面具有一定的前景。
2、采用UPLC-QTOF-MS非靶向检测手段分析了200mMNaCl溶液胁迫下拟南芥叶醇提物，共鉴定出L-苯丙氨酸、脱落酸、苹果酸、阿魏酸、肉桂酸、芦丁、半乳糖、尿苷、糖芥子苷等34种化合物。应对盐胁迫时，拟南芥体内脱落酸积累，L-苯丙氨酸含量显著降低（p＜0.05），苹果酸、原儿茶酸、没食子酸、山奈酚和芦丁显著降低（p＜0.05），涉及到莽草酸-苯丙素代谢途径中的肉桂酸、对香豆酸、咖啡酸和阿魏酸含量也显著降低，糖代谢中的D-纤维二糖含量显著升高（p＜0.05），苷类物质变化不尽相同，尿苷、磷酸鸟苷和萝卜硫苷含量显著降低（p＜0.05），而芸薹葡萄糖硫苷含量显著升高（p＜0.05）。这些物质主要涉及到了氨基酸、莽草酸-苯丙素和糖类等代谢途径，拟南芥通过这些途径的一系列变化以响应盐胁迫。
3、采用HPLC结合标准品靶向检测了200mMNaCl溶液胁迫下拟南芥叶醇提物中的酚类物质，共检测到10种酚类物质。与实验对照组相比，盐胁迫处理组中原儿茶酸、咖啡酸、芦丁、肉桂酸和桑黄素含量显著降低（p＜0.05），其中肉桂酸含量降低了3倍以上；表儿茶素和(+)-儿茶酸含量显著升高（p＜0.05），其中(+)-儿茶酸含量升高了近3倍。显著性差异较大的7种酚类物质都与植物体内莽草酸-苯丙素代谢过程相关，在拟南芥响应盐胁迫时起到了关键调控作用。
本文首先利用新兴的直接质谱技术ND-EESI-MS实现对盐胁迫下拟南芥非靶向代谢组学的快速无损检测，基于ND-EESI-MS结果，进一步确定200mMNaCl为处理浓度，采用UPLC-QTOF-MS和HPLC研究了盐胁迫下拟南芥的代谢产物变化。研究结果在代谢组学层面上揭示盐胁迫对拟南芥中代谢物的影响，为进一步揭示植物响应盐胁迫的代谢调控机理提供了理论基础。
1、用50、100、200和300mMNaCl溶液胁迫处理拟南芥1、4、7d，采用新兴的直接质谱技术ND-EESI-MS对拟南芥莲座叶进行原位无损分析，正离子模式下获得了不同胁迫处理拟南芥叶ND-EESI-MS代谢产物指纹图谱，通过串联质谱结合有关数据库，定性出丝氨酸、精氨酸、谷氨酸、肉桂酸、咖啡酸、阿魏酸、杨梅素、原儿茶酸、表儿茶素、桑黄素、异戊烯基香豆素和二苯并呋喃12种代谢物。应对盐胁迫时，丝氨酸、精氨酸、谷氨酸和涉及莽草酸-苯丙素代谢途径的肉桂酸、咖啡酸、阿魏酸、表儿茶素含量在50、100、200mMNaCl盐胁迫下都升高，且在200mM时变化最大，但在最高浓度300mMNaCl盐胁迫下降低。主成分分析（Principalcomponentanalysis，PCA）和偏最小二乘法判别分析（Partialleastsquaresdiscriminationanalysis，PLS-DA）结果都显示较高浓度（200mM和300mM）盐胁迫处理组都能很好地与实验对照组和较低浓度（50mM和100mM）盐胁迫处理组区分。ND-EESI-MS技术无需样品预处理，可实现对样品原位活体检测，并且对样品不会造成明显伤害，检后植物可继续生长，可实现对同一株植物的定位持续观察，每个样品检测时间仅仅为30s，可以实现高通量快速检测。ND-EESI-MS分析技术在研究植物活体代谢组学方面具有一定的前景。
2、采用UPLC-QTOF-MS非靶向检测手段分析了200mMNaCl溶液胁迫下拟南芥叶醇提物，共鉴定出L-苯丙氨酸、脱落酸、苹果酸、阿魏酸、肉桂酸、芦丁、半乳糖、尿苷、糖芥子苷等34种化合物。应对盐胁迫时，拟南芥体内脱落酸积累，L-苯丙氨酸含量显著降低（p＜0.05），苹果酸、原儿茶酸、没食子酸、山奈酚和芦丁显著降低（p＜0.05），涉及到莽草酸-苯丙素代谢途径中的肉桂酸、对香豆酸、咖啡酸和阿魏酸含量也显著降低，糖代谢中的D-纤维二糖含量显著升高（p＜0.05），苷类物质变化不尽相同，尿苷、磷酸鸟苷和萝卜硫苷含量显著降低（p＜0.05），而芸薹葡萄糖硫苷含量显著升高（p＜0.05）。这些物质主要涉及到了氨基酸、莽草酸-苯丙素和糖类等代谢途径，拟南芥通过这些途径的一系列变化以响应盐胁迫。
3、采用HPLC结合标准品靶向检测了200mMNaCl溶液胁迫下拟南芥叶醇提物中的酚类物质，共检测到10种酚类物质。与实验对照组相比，盐胁迫处理组中原儿茶酸、咖啡酸、芦丁、肉桂酸和桑黄素含量显著降低（p＜0.05），其中肉桂酸含量降低了3倍以上；表儿茶素和(+)-儿茶酸含量显著升高（p＜0.05），其中(+)-儿茶酸含量升高了近3倍。显著性差异较大的7种酚类物质都与植物体内莽草酸-苯丙素代谢过程相关，在拟南芥响应盐胁迫时起到了关键调控作用。
本文首先利用新兴的直接质谱技术ND-EESI-MS实现对盐胁迫下拟南芥非靶向代谢组学的快速无损检测，基于ND-EESI-MS结果，进一步确定200mMNaCl为处理浓度，采用UPLC-QTOF-MS和HPLC研究了盐胁迫下拟南芥的代谢产物变化。研究结果在代谢组学层面上揭示盐胁迫对拟南芥中代谢物的影响，为进一步揭示植物响应盐胁迫的代谢调控机理提供了理论基础。