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类胡萝卜素是一类具有多种生理功能的活性物质,同时也是重要的天然色素。玉米是叶黄素等类胡萝卜素的良好来源。植物种子发芽是一种富集活性物质的技术手段。玉米中类胡萝卜素主要通过类异戊二烯途径在细胞质中合成,合成过程受多种外界因素的影响和调控,其中植物激素对合成途径中的多种关键酶表达量调控效果较为显著。因此,本实验采用外源茉莉酸甲酯(MeJA)调控发芽玉米籽粒富集类胡萝卜素。研究了外源MeJA对发芽玉米籽粒生长发育、类胡萝卜素含量和抗氧化能力的影响,确定了最适的外源MeJA处理浓度;分析了类胡萝卜素合成途径中关键基因表达量变化,揭示了在外源MeJA处理下发芽玉米籽粒富集叶黄素的作用机制;进一步探究了 了添加MeJA对NaCl胁迫下发芽玉米籽粒的缓解作用。主要研究内容如下:(1)不同浓度的外源MeJA处理对发芽玉米籽粒生长发育情况影响显著。结果表明,外源施加0.1～5.0 μM MeJA可显著提高玉米籽粒发芽72 h后的发芽率和芽长,其中0.5μM MeJA效果最为显著,发芽率和芽长分别较空白对照组提高了 4.32%和16.9%,还原糖、可溶性蛋白、游离氨基酸和脯氨酸含量显著升高,还原糖含量在MeJA浓度为0.5 μM达到最高,为71.77 mg/g DW,可溶性蛋白含量和游离氨基酸含量在MeJA浓度为 5.0 μM 时达到最高,分别为 689.50 mg/100g DW 和 8.19 mg/g DW。(2)外源MeJA处理对发芽玉米籽粒中类胡萝卜素的含量影响显著。在0.5 μM MeJA处理下,发芽玉米粒中的叶黄素含量达到了 11.82 μg/g DW,比对照组提高42.5%。玉米黄质、α-隐黄质、β-隐黄质和β-胡萝卜素含量也达到了最高,分别为7.28 μg/g DW、1.07 kμg/g DW、0.29 μg/g DW 和 0.63μg/g DW,比对照组提高了 19.5%、45%、32%和70%。(3)类胡萝卜素合成关键基因在外源MeJA处理下呈现不同表达模式。PSY基因表达量在0.5和1.0 MeJA处理组中分别提高了 1.8倍和1.2倍,但在5.0 μM处理组中降低至空白组的0.8倍。在0.5μM MeJA处理组中,PDS和ZDS的表达量均为对照组的1.4倍,LCYB、LCYE、CYP97C和BCH1的表达量显著提高,分别为对照组的3.8倍、3.3倍、3.9倍和1.8倍。CYP97C的表达量显著高于BCH1的表达量是使合成途径中叶黄素的含量高于玉米黄质含量的主要原因。而MeJA合成抑制剂SHAM处理组中,所有类胡萝卜素关键基因的表达量均显著降低。(4)外源MeJA处理可以显著提高300 mM NaCl胁迫下发芽玉米籽粒的芽长和发芽率,其中1μM MeJA处理效果最明显,叶黄素含量相较于300 mM NaCl处理组提高了 12.1%,相较于空白对照组提高了 58.0%。结合玉米籽粒的生长发育情况,外源MeJA的施加能够缓解盐胁迫对生长发育的抑制,同时使次级代谢产物叶黄素的含量显著提高58%。这不仅为缓解植物抗盐提供了新思路,还为玉米籽粒富集叶黄素提供了新的方法。