北美红枫秋色叶呈色过程中GC-MS代谢组学分析

摘要

以自然生长下的北美红枫秋色叶片为试材,以呈色过程中花色苷与叶绿素质量分数比为划分依据,分别追踪了北美红枫秋色叶片呈色初期、渐变初期、渐变中期、渐变末期和完全呈色期5个呈色阶段内,叶绿素、花色苷、可溶性糖和可溶性蛋白质质量分数的变化,并通过GC-MS代谢组学方法进一步分析了5个呈色阶段内代谢产物的动态变化。结果表明:北美红枫秋叶呈色是一个不断合成花色苷,降解叶绿素,并提高叶片内渗透势的过程,糖类物质是叶片着色主要的代谢环节。通过糖酵解(或糖异生)、半乳糖代谢途径,将蔗糖、麦芽糖和乳糖等糖源物质分解为流动性较强的葡萄糖、果糖和鼠李糖等,这不仅提高了细胞的渗透保护,也为花青素的糖苷化提供了充分的底物供应。除了糖类物质外,其它有机酸类的柠檬酸、苹果酸,脂肪酸类的棕榈酸、硬脂酸,以及氨基酸类的缬氨酸等保护性物质分别参与了TCA循环、不饱和脂肪酸合成、缬氨酸,亮氨酸和异亮氨酸的代谢途径,这不仅为叶片的着色提供了能量供应,也增强了叶片的渗透保护,为叶片赢得了生存时间,且促进了叶片的宏观着色。