基于衍生化GC-MS法分析不同栽培基质对铁皮石斛代谢的影响

摘要

栽培基质是影响铁皮石斛生长的主要因素之一,本研究拟选用松树皮(PB)、椰糠(CC)和松树皮∶椰糠(PC,1∶1)的复合基质栽培铁皮石斛,基于代谢组学思路探究栽培基质对铁皮石斛茎生长代谢的影响。通过环刀法测定3种基质的物理性质,利用苯酚-硫酸比色法测定铁皮石斛茎的多糖含量,采用硅烷化衍生化法结合气相色谱-质谱法检测铁皮石斛茎中的初级代谢产物。结果表明,椰糠和复合基质的通气孔隙度、持水性能均优于松树皮基质,多糖含量顺序为椰糠组>复合基质组>松树皮组。采用主成分分析(principle component analysis, PCA)和正交偏最小二乘判别分析(orthogonal partial least squares discriminant analysis, OPLS-DA)对检测鉴定出的42个代谢产物进行多元统计分析,结果显示,不同基质栽培的铁皮石斛样本各自聚成一类,组间分离明显,说明各组间代谢产物差异显著。进而基于OPLSDA结果获得的变量重要性投影值(variable importance in project, VIP)结合差异倍数值(fold change, FC),设置阈值条件为VIP>1、FC≥2或FC≤0.5,在松树皮与复合基质、松树皮与椰糠、复合基质与椰糠组间分别筛选出显著性差异代谢物14、11、5个。与椰糠组和复合基质组相比,大部分差异显著的代谢物含量在松树皮组中呈下调趋势。基质物理性质与差异代谢物联合分析结果表明,栽培基质的通气供水能力越弱,植株可利用水越少,景天酸代谢途径表达越强而C3途径越弱,糖类物质积累量越少。即通气孔隙度高、持水性能好的基质更有利于铁皮石斛的糖类物质的积累。本研究结果可为铁皮石斛栽培提供基础数据和理论指导。