转录组和代谢组研究解析芦荟富硒的分子机制

硒元素对人体健康的作用已经得到世界公认，具有'护心脑、保肝肾、防辐射、抗癌变、解毒素、抗衰老、恢复胰岛功能和增强免疫力'等八大生理功能，被称为'生命的火种'，'心脏的守护神'。恩施境内由富硒土壤、富硒山泉水、富硒动植物资源聚集形成了天然富硒生物圈，在这里生长的植物、动物、微生物等，它们的硒含量明显高于世界上其它地区的同类物种，因此湖北恩施被成为世界硒都，许多国际硒元素会议都在这里开展。许多常规植物因为在这里吸收硒元素而变得“身价百倍”。近日恩施土家族苗族自治州中心医院在芦荟富硒研究方面取得进展。

近日，Journal of Plant Biology在线发表了题为“Integrated Metabolome and Transcriptome Analysis Reveal Complex Molecular Mechanisms Underlying Selenium Response of Aloe vera L”的研究论文，本文通过转录组和代谢组解析芦荟富硒的分子机制。

利用外源施加3个不同浓度的Na2SeO4（0、200和400mg/L）对芦荟叶片进行处理，与未处理的对照相比，喷施外源硒肥的芦荟叶片总硒含量显著增加。广泛靶向代谢组分析发现硒处理引发抗氧化相关的代谢物质显著的的积累，包括氨基酸和衍生物、酚类，类黄酮，萜烯，以及吲哚衍生物。转录组分析发现参与硒同化和硒反应的基因转录水平显著增加，如编码硫酸盐转运体、抗氧化剂、植物激素信号、转录因子和酚类代谢物的基因，说明硒同化通常伴随着抗氧化和防御反应的发生。本研究对芦荟的硒反应进行了组学的研究，为基因工程提供了靶基因，从而提高了芦荟的治疗价值。

图1.差异代谢物质分析结果展示

图2.转录组分析结果展示

此外，在本研究中有13种转录因子在硒处理和对照之间处在显著差异，包括myb、HY5、bHLH、热休克蛋白、热应激转录因子A-2b等。说明这些转录因此在芦荟富硒过程也发挥了重要作用，也可能是改良的靶基因位点。
本研究由恩施土家族苗族自治州中心医院（暨湖北硒与人体健康研究院）完成，其中邹毅和韩常友为本文主要研究者，肖雪琴为本研究通讯作者。还有谭艳华，杨塞娜，黄楚鹰，谢胜友参与本研究。
此外，本研究得到了恩施土家族苗族自治州科技计划研究与开发项目  JCY2017000021项目的支持。
论文链接：
https://doi.org/10.1007/s12374-020-09285-z
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