基于代谢组学分析施肥方式对大蒜鳞茎品质的影响

文献类型： 中文期刊

第一作者： 刘灿玉

作者： 刘灿玉;张碧薇;樊继德;陆信娟;赵永强;葛洁;杨青青;李梦倩;刘光杨;杨峰

作者机构：

关键词： 大蒜;施肥方式;鳞茎性状;营养品质;代谢组学;差异表达代谢物;富集途径

期刊名称： 植物营养与肥料学报

ISSN： 1008-505X

年卷期： 2025 年 31 卷 003 期

页码： 554-563

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： 【目的】代谢物是生物表型的物质基础，其种类和含量与作物营养成分组成及含量具有显著相关性，可准确反映作物营养品质。利用代谢组学技术分析施肥方式对大蒜鳞茎次生代谢物种类及含量的影响，为大蒜科学施肥提供理论依据。【方法】大蒜施肥田间定位试验于2018年在江苏徐州开展，试验设4个处理，分别为不施氮肥对照(CK)、常规化肥(T1)、1/3有机氮配施2/3无机氮(T2)、全有机肥(T3)。T1、T2处理的氮素投入量相等，T3处理的氮素投入量为T1处理的1/2。2023年5月大蒜收获期，调查大蒜鳞茎性状、产量和营养品质，基于代谢组学方法分析不同施肥方式下鳞茎中差异表达的代谢物种类，以及特有差异代谢物的主要富集途径。【结果】与CK相比，T1、T2和T3处理均显著提高了大蒜鳞茎横径、纵径、单头重及一级鳞茎比例，进而显著提高产量，其中T2处理产量最高。与CK相比，3个施氮肥方式对大蒜鳞茎维生素C (Vc)含量无显著影响，但显著降低了鳞茎可溶性糖含量，T1和T2处理之间无显著差异，二者均显著低于T3处理；T1处理鳞茎可溶性蛋白含量显著下降，而T2处理显著提高了鳞茎可溶性蛋白含量；与CK相比，T2、T3处理显著提高了大蒜素含量；3个氮肥处理均显著提高了鳞茎游离氨基酸含量，其中T2处理最高，T1次之。结合PCA、聚类热图及OPLS-DA模型分析发现，不同施肥方式处理之间大蒜鳞茎代谢物种类和水平存在显著差异。基于VIP>1.0、FC>2.0或FC<0.5、P<0.05进行差异表达代谢物筛选，T1、T2、T3处理相较于CK分别筛选出44、41、20种差异表达代谢物，其中3个施氮处理共有的差异表达代谢物有15种，主要涉及到氨基酸代谢、次生代谢生物合成及氨酰-tRNA合成等。同等施氮量下，T2处理较T1处理筛选出8种差异表达代谢物，其中4种显著上调表达的代谢物主要富集在半胱氨酸、甲硫氨酸生物代谢及玉米素生物合成代谢等途径。【结论】施用氮肥方式显著影响大蒜鳞茎的营养和经济性状。充足的氮素供应可增加40余种代谢物，进而提高大蒜鳞茎的综合品质。相同氮投入量下，相比单施无机氮肥，投入1/3的有机氮可显著上调表达4种代谢物，直接参与半胱氨酸和甲硫氨酸生物代谢及玉米素生物合成代谢等途径，因而可进一步提高大蒜的品质和产量。

分类号： S633.4

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