近日，Scientia Horticulturae在线发表了南阳师范学院生命科学学院鲁云风课题组题为Nanoselenium foliar application boosts antioxidant capacity and soluble solids in kiwifruit 的研究论文。
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论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.scienta.2024.113521
徐香猕猴桃清香味美，具有独特的风味，富含抗氧化剂、必需氨基酸、矿物质等营养物质。硒能提高作物的抗病能力，改善作物品质，同时促进植物的生长和发育。本研究旨在探讨纳米硒对猕猴桃营养成分和抗氧化能力的影响机制，确定最佳硒浓度以提高猕猴桃的品质和营养价值，为今后富硒猕猴桃育种策略和农业生产技术，促进农产品质量和可持续发展提供科学依据。本研究以‘徐香’猕猴桃为试材，用0、10、15、20和25 mg L-1纳米硒对其进行处理，在幼果期（4月至5月）和果实膨大期（6月至8月）喷洒2-3次，当猕猴桃的可溶性固形物含量达到6 %时取样，测定相关指标。1. 15 mg L-1纳米硒显著提高了猕猴桃可溶性固形物和硒含量与对照组相比，纳米硒处理后猕猴桃的可溶性固形物含量增加了34.9 %（图1A），硒含量在T2达到0.025 mg kg-1（图1B）。可溶性固形物含量和硒含量都在T2时增加到最大值，然后下降。图1 纳米硒对猕猴桃果实中TSS (A) 和Se (B) 的影响随着纳米硒喷洒浓度增加，与抗氧化能力相关的化合物的含量也逐渐增加，维生素C（图2A)、过氧化物酶（POD）（图2B)、超氧化物歧化酶（SOD）（图2C)和过氧化氢酶（CAT）（图2D)在T2时达到最大值，分别增加了23.8 %、22.5 %、25.9 %和29.5 %。不同浓度的纳米硒处理也降低了丙二醛（MDA）的含量（图2E），与对照组相比，MDA降低了14.6 %。通过测定生理生化指标以及抗氧化能力，发现T2处理浓度对猕猴桃的影响最大，是显著提高猕猴桃品质的最佳处理条件。图2 纳米硒对猕猴桃果实中Vc (A), POD (B), SOD (C), CAT (D)和MDA (E) 的影响根据差异基因注释的结果进行了KEGG富集分析，结果表明，参与植物信号转导和植物昼夜节律的T2vsCK基因发生了显著变化（图3）。为了更好地阐明DEGs的功能，我们对DEGs分别进行了GO分析，结果表明，DEGs主要涉及具有转录调节基因表达和为细胞活动提供能量功能的GO条目（图4）。图 3 (A) T1vsCK, (B) T2vsCK, (C) T3vsCK, (D) T4vsCK中DEGs的KEGG分析图4 T1vsCK、T2vsCK、T3vsCK和T4vsCK中DEGs的GO分类432个DEGs中划分出8个聚类（图5）。基因簇2（62个）、基因簇3（28个）和基因簇4（18个）与氧化胁迫和光合作用有关，这些基因簇中的基因包括LACE1、KEA3、RFS2、SWEET2A、ILR1、MIEL1、MAN7、CAX3、PCAP1、MSRB5、CYP84A1和CCR1基因的表达模式与TSS、Se的表达模式基本一致。使用LC-MS对不同样品进行了代谢组学分析。OPLS-DA分析显示CK和T2之间存在显著差异（图6B）。CKvsT2中有520个代谢物符合ratio≥2或ratio≤1/2、p＜0.05和VIP≥1的条件。这些代谢物与HMDB数据库的分类信息进行了比较（图6C）。代谢物主要包括脂类和类脂分子（60%）、苯类（8.6%）和有机酸及其衍生物（8.6%）。图6 (A) 不同纳米硒喷洒浓度下所有表达代谢物的热图, (B) 不同纳米硒喷洒浓度下代谢物的PLS-DA, (C) 整体代谢物的分类为了研究喷施纳米硒后直接参与猕猴桃代谢途径的编码通路基因，我们对CK和T2猕猴桃中DEGs和DAMs进行了KEGG通路富集分析。结果发现有两条KEGG代谢通路明显富集，包括植物激素信号转导和半乳糖代谢（图7A）。构建这些通路的基因和代谢物网络显示，编码半乳糖苷-蔗糖半乳糖基转移酶（RFS2）和醛糖1-酰亚胺酶（GALM）的基因与蜜二糖呈正相关（图7B）。此外，与茉莉酸有关的五个基因（At5g64500、BHLH66、SAG113、At1g74360和At5g41260）与植物激素信号转导呈正相关（图7C）。这些结果表明，纳米硒处理后，这些代谢途径在提高猕猴桃可溶性固形物含量方面发挥了重要作用。图7 (A) 比较CKVsT2差异基因和差异代谢物的KEGG共富集分析结果, (B) 蜜二糖, (C) 茉莉酸。圆圈代表代谢物，方框代表基因，直线代表相关性7. 通过qRT-PCR分析验证RNA-Seq数据 为了验证转录组获得的表达谱和差异基因，我们选择了10个基因进行qPCR验证。这些结果表明，转录组数据可靠（图8）。图8 通过qRT-PCR检测猕猴桃中10个基因在CK、T1、T2、T3、T3、T4位点的相对表达水平以喷施不同浓度纳米硒肥的“徐香”猕猴桃为研究，确定了叶面喷施15 mg L-1纳米硒显著提高了猕猴桃的品质。叶面施用15 mg L-1纳米硒显著增加了可溶性固形物、硒含量、维生素C、过氧化物酶、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶的含量，也有效降低了丙二醛含量。在分子水平上，纳米硒处理还激活了植物的信号转导和半乳糖通路，提高了次级代谢相关基因。南阳师范学院生命科学学院鲁云风副教授为该论文的通讯作者，硕士研究生刘亚男为该论文第一作者。该项目得到河南科技攻关项目(242102110191)、河南省现代农业产业技术(HARS-22-09-G4)和研究生创新基金(2023CX008)的资助。通讯作者：鲁云风，男，南阳师范学院生命科学学院副教授，硕士生导师。
研究方向：生物学。
About Scientia HorticulturaeScientia Horticulturae属农林科学Top期刊，由Elsevier出版社出版，发表果树、蔬菜、观赏植物和食用菌生产等与园艺有关（栽培、育种、生物化学、组织培养、营养学、植物生理学、植物病理学等)的原创论文，综述和短讯等。CiteScore：8.6 ,期刊影响因子：3.9。2023年中科院期刊分区，中科院大类：农林科学2区，Top期刊；中科院小类：园艺2区。JCR分区：Q1 （6/115 Horticulture）。
