不同芝麻的比较代谢分析（GydF4y2Ba芝麻纪录GydF4y2Ba(l)组织显示了代谢物的组织特异性积累GydF4y2Ba

背景GydF4y2Ba

芝麻(GydF4y2Ba芝麻纪录GydF4y2Ba叶、花，特别是种子，在传统医药中被用来预防或治疗各种疾病。它的种子市场正在扩大。然而，由于缺乏与植物代谢产物分布和变异有关的信息，其他组织仍未得到充分开发。基于超高效液相色谱-质谱(UPLC-MS/MS)的代谢组学分析平台，研究了5种芝麻组织(叶子、新鲜种子、白色和紫色花朵、新鲜心皮)的代谢产物谱。GydF4y2Ba

结果GydF4y2Ba

总共有776个属于不同类别的代谢物被定性和定量鉴定。不同的组织表现出代谢物组合物的明显差异。大多数黄酮类化合物主要积累在鲜花中。氨基酸和衍生物，脂质在新鲜的种子中鉴定出来，然后是花。许多代谢物，包括醌，香豆素，单宁，维生素，萜类化合物和一些生物活性酚醛酸（acteoSide，isoactee，血管内，Plantama joside等）主要累积在叶子中。在种子中主要检测到木质人。滤出238键显着差异差异。差分代谢物的Kegg注释和富集分析表明，黄酮类生物合成，氨基酸生物合成和苯丙醇生物合成是主要的不同调节途径。除了代谢物的组织特异性积累之外，我们注意到叶子，新鲜心皮和发展种子之间的合作关系，在代谢物转移方面。Delphinidin-3-O-（6" -O-P-Coumaroyl）葡萄糖苷和大部分黄酮在紫色花中上调，表明它们可能对紫色着色负责。GydF4y2Ba

结论GydF4y2Ba

该研究表明，芝麻组织中的代谢过程是不同的调节。它提供了有价值的资源，用于研究芝麻组织中的基因 - 代谢物相互作用，并在芝麻的种子发育过程中检查代谢转运。此外，我们的研究结果提供了重要知识，这将促进芝麻生物量载体。GydF4y2Ba

在最近几十年中，东亚国家的古老历史吸引了药剂师和学者的注意力，并提出了对天然化合物的多样性和生物活动的研究。在全世界患有高治疗价值的天然产物中，植物的次生代谢产物，包括黄酮类，酚醛酸，三萜，生物碱，单宁和木质素，是最受欢迎的[GydF4y2Ba1GydF4y2Ba那GydF4y2Ba2GydF4y2Ba那GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba4.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba5.GydF4y2Ba］.研究表明，这些代谢物以组织特异性的方式存在于植物中，其含量受遗传和环境因素的影响[GydF4y2Ba6.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba7.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba8.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba9.GydF4y2Ba］.在芝麻中，生物活性植物化学物质的多样性仍然不清楚。芝麻的叶子、花和心皮等植物组织目前未得到充分利用，而由于其种子对人类健康的各种好处，其种子的全球市场正在增长[GydF4y2Ba10.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba11.GydF4y2Ba］.芝麻的被记录的药理功能主要归因于其特定类的木质素SESAMIN，SESAMOLIN，SESAMINOL，SESAMOL和SESAMOLINOL [GydF4y2Ba12.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba13.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba14.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba15.GydF4y2Ba］.芝麻中最丰富的木兰含量，叶片中的芝麻素为1/5000或小于种子[GydF4y2Ba16.GydF4y2Ba］.然而，芝麻叶提取物表现出不同的生物活性，例如抗氧化，抗糖尿病，抗增殖，胃保护和抗微生物作用[GydF4y2Ba17.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba18.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba19.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba20.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba21.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba22.GydF4y2Ba］.另外，华等人。[GydF4y2Ba23.GydF4y2Ba]报道了芝麻花提取物的抗肿瘤作用。在非洲，这种花还被用来制造香水和古龙水[GydF4y2Ba10.GydF4y2Ba］.因此，我们推测了芝麻的生物活性化合物的多样性和组织特异性代谢。GydF4y2Ba

芝麻叶形状从卵形到披针形的尖头顶点，它从紫色到白色的花朵[GydF4y2Ba10.GydF4y2Ba］.潘迪等人[GydF4y2Ba24.GydF4y2Ba]观察到叶型与色素沉着性状之间存在较高的相关系数。在尼日利亚，芝麻叶被许多农村社区用作汤中的蔬菜[GydF4y2Ba25.GydF4y2Ba］.在中国，芝麻叶可以用于脱结或作为药用的袋子[GydF4y2Ba10.GydF4y2Ba］.鉴于其生物活性，干芝麻嫩叶被压缩成粉末，在日本作为一种健康食品补充剂商品化[GydF4y2Ba17.GydF4y2Ba］.然而，有关芝麻叶和花的化学成分的信息一直很有限。Kubmarawa等人[GydF4y2Ba25.GydF4y2Ba研究表明，芝麻干叶含有18.59%的蛋白质，34.04%的碳水化合物，1.66%的油脂，低单宁和植酸，17种氨基酸，其中包括7种必需氨基酸。盛田昭夫(GydF4y2Ba26.GydF4y2Ba]在芝麻叶中检测到pedaliin和pedalitin, Matsufuji等人[GydF4y2Ba20.GydF4y2Ba[致动态和血管内。此外，dat等人。[GydF4y2Ba18.GydF4y2Ba[已检测到3-癫痫酸，EpigallocateChin和Kaempferol衍生物，以及Sarma等。[GydF4y2Ba19.GydF4y2Ba、没食子酸、绿原酸和槲皮素。对芝麻嫩叶进行的最深入的植物化学研究是由Fuji等人进行的。GydF4y2Ba17.GydF4y2Ba］.偶联HPLC和MS，它们定性和定量地鉴定了11个化合物，包括Lamalbid，SesamoSide，山寨甲基酯，甲莨苷F，绿原酸，幼百兰-6-O-层状蛋白酶，培养林，甲酰胺，幼兔素，Martynoside和雌激素。根据他们的报道，雌核苷酸占12.9％的干芝麻叶，可能代表芝麻叶中的主要生物活性植物化学。关于芝麻花，仅检测到六种黄酮，Apigenin，Ladanetin，Ladanetin-6-O-β-D-葡糖苷，Apigenin-7-O-葡萄糖醛酸，幼丙酮和幼丙呤-6-O-葡糖苷。GydF4y2Ba27.GydF4y2Ba］.GydF4y2Ba

以上结果表明，芝麻叶和芝麻花中可能含有不同种类的生物活性化合物，可用于营养和药理研究。因此，广泛靶向的代谢组学分析包括对参与多种细胞活动的大量初级和次级代谢产物进行定性和定量检测[GydF4y2Ba28.GydF4y2Ba需要：了解单个芝麻组织的生物能力，对基因代谢物关系进行综合分析，以及阐述芝麻叶和花的合适算法。这种先进的方法可用于分析巨大的植物种类，如米饭，茶和番茄[GydF4y2Ba6.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba28.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba29.GydF4y2Ba］.随着全球每年种植的巨大芝麻的巨大上海，浪费芝麻生物量的储价将为小持有人农民和许多行业产生额外的利润。此外，对芝麻植物新陈代谢的深刻理解将促进对不同生物合成途径的调控以及高质量治疗芝麻产品的发展。GydF4y2Ba

基于UPLC-MS/ ms的代谢组学工作流研究了芝麻叶、花、新鲜心皮和新鲜种子的代谢谱。我们的目的是揭示这些组织间的植物化学成分的异同，识别组织特异性的生物活性代谢物，并研究芝麻植物在种子发育过程中的整体代谢。我们的发现将为了解不同活性化合物在芝麻不同组织中的分布提供重要信息，并有助于通过整合基因-代谢产物的相互作用来了解芝麻植物的代谢发育调控机制。对芝麻花和芝麻叶的综合利用和定价具有实际指导意义。GydF4y2Ba

芝麻花，叶，新鲜心皮和种子的代谢分析调查GydF4y2Ba

芝麻花(白色，WF和紫色，PF)，中间的叶子(ML)，新鲜的心皮(FC)，新鲜的种子(FS)(图。GydF4y2Ba1GydF4y2Ba)，采用超高效液相色谱-质谱/质谱技术进行广泛靶向代谢组学分析[GydF4y2Ba28.GydF4y2Ba[打算揭示在不同组织上的生物活性组分上的代谢物分布和脱落。对于每个组织，研究了三种材料。在阴性和正电喷雾电离（ESI）模式中分析样品，以增加竞争电离，并准确地检测各种代谢物[GydF4y2Ba30.GydF4y2Ba］.如图所示，QC（质量控制）样品的总离子色谱图（TICS）（图。GydF4y2BaS1GydF4y2Ba)，结果可重复，可靠。图中为ESI阳性和阴性模式的多反应监测(MRM)。GydF4y2BaS2GydF4y2Ba．每个不同颜色的峰代表样品中检测到的代谢物。将获得的不同样品中相同代谢物的质谱峰进行整合校正[GydF4y2Ba31.GydF4y2Ba］.基于UPLC-MS/MS检测平台和自建数据库MWDB (Metware database)进行代谢产物分配。所鉴定的代谢物在结构上和化学上都得到了进一步的确认，并与标准化合物进行了比较。GydF4y2Ba

在不同芝麻组织中共检测和注释了776种代谢产物(见表)GydF4y2BaS1GydF4y2Ba）.六百二十九（629）个代谢物对五种组织常见（图。GydF4y2Ba2GydF4y2Ba一种）。将代谢物分为超过13个代谢物类，其中酚酸，脂质，黄酮，有机酸，氨基酸和衍生物，糖类和醇，核苷酸和衍生物，生物碱和木质素是优势（图。GydF4y2Ba2GydF4y2Bab).仅在ML、FS和花中分别鉴定出2个、6个和12个代谢物。芝麻叶的特定代谢物包括一种苯醌衍生物，e -6,7-二羟基二氢藁本内酯(pmp00251)和一种邻苯二甲酸酯，senkyun内酯H (pmp000253)。FS包括5-羟基- l-色氨酸(pme1228)、5-甲基尿苷(pme1187)、环3ʹ、5ʹ-腺苷酸(mws0884)、15-氢过氧二十碳三烯酸(mws0932)、fargesin (pmn001501)和matairesinol-4,4ʹ-di-O-glucoside (Hmln001931)。芝麻花的具体代谢产物列于表中GydF4y2BaS2GydF4y2Ba．GydF4y2Ba

不同芝麻组织中代谢物的变异GydF4y2Ba

进行多元数据分析以检查不同芝麻组织的代谢物谱。为了使芝麻组织中代谢物的累积模式进行可视化，我们进行了热映射层次聚类分析（HCA）（图。GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba一种）。Heatmap分别显示出花，叶，新鲜心皮和新鲜种子中一些代谢物的组织特异性积累，表明芝麻组织可能经历不同的代谢过程。FS显然与表明种子的代谢物概况与其他组织完全不同的其他组分离。白色和紫色的花样分别与ml和Fc分开聚集在一起，表明白色和紫色芝麻花的代谢谱可能类似。GydF4y2Ba

样品的主成分分析（PCA）有助于深入了解组之间代谢物的可变性以及同一组中的样品。根据HCA沿PC1（35％）和PC2（30.66％），PCA也将组分为四组（图。GydF4y2Ba3.GydF4y2Bab）。将QC样品在PCA图的中心附近分组，确认结果的可重复性和可靠性。FS，ML，Fc，WF和PF样品与HCA结果类似地聚集。FS的植物化学分布与其他组织完全不同。此外，相关分析还支持芝麻组织中的代谢物变异的观察到的观察到趋势。如图1所示。GydF4y2BaS3.GydF4y2Ba，我们观察到ML和FC之间的弱相关，而WF和PF之间的强相关。GydF4y2Ba

芝麻组织中的差分代谢物GydF4y2Ba

采用正交偏最小二乘判别式分析(OPLS-DA)，对芝麻组织间差异显著的代谢物进行鉴定。ML与FS、WF与FS、FS与FC、WF与PF、ML与FC、WF与ML两两比较得分图如图所示。GydF4y2BaS4GydF4y2Ba．结果表明了模型的高可预测性（Q2）和强的拟合（R2X，R2Y）的强良好性。除了WF和PF之间的比较外，所有成对比较的Q2值高于0.95（图。GydF4y2BaS5GydF4y2Ba）.的标准GydF4y2BaP.GydF4y2Ba< 0.05和VIP > 1用于过滤每个两两比较中显著差异代谢物。ML与FS之间存在显著差异的代谢物有492个，其中叶片中下调和上调的代谢物分别为303个和189个(图2)。GydF4y2Ba4.GydF4y2Ba一种）。同时，在FS和Fc，WF和Ml和WF和PF之间鉴定412（165个上调），448（120个上调）和50（220个上调）显着差异的代谢物（图。GydF4y2Ba4.GydF4y2Ba一种）。这些结果支持芝麻中代谢化合物的组织特异性积累。为了鉴定在不同芝麻组织中变化的关键代谢物，在WF和FS，ML和FS，FS和FC之间的差分代谢物中构建VENN图，以及PF和FS（图。GydF4y2Ba4.GydF4y2Bab).结果显示有238个重叠明显差异的代谢物。238个重叠代谢物(表GydF4y2BaS3.GydF4y2Ba)被认为是关键代谢产物，可能在每个芝麻组织中受到不同的调控。关键显著差异代谢物的分类如图所示。GydF4y2Ba4.GydF4y2BaC，用酚醛酸，黄酮类化合物和脂质作为前三种等级。GydF4y2Ba

代谢产物在芝麻不同组织中的分布特征GydF4y2Ba

为了揭示芝麻各组织中积累的主要代谢物，我们研究了不同种类代谢物的相对含量。如图1所示。GydF4y2Ba5.GydF4y2Ba，黄酮类化合物，酚醛酸，三萜类化合物，脂质，木兰，生物碱，氨基酸和衍生物等的相对含量在芝麻组织中变化。黄酮类化合物在花中高度积累，其次是叶子和新鲜的心皮。脂质和氨基酸和衍生物在FS中表现出高含量，然后是花。木质素主要累积在种子中。叶片表现出醌，单宁，香豆素和维生素的最高相对含量。酚醛酸在FS中更积聚，然后是ml和花。除了萜类化合物和糖类和醇外，Fc显示出代谢物的低含量（图。GydF4y2Ba5.GydF4y2Ba）.对于更多调查，我们随机选择了52种差分代谢物，包括氨基酸，黄酮类化合物，酚醛酸，萜类化合物，木质素等，并检查它们在每个组织中的相对含量（图。GydF4y2Ba6.GydF4y2Ba）.结果表明芝麻组织中代谢物积累的相似趋势。与其他组织相比，叶片表现出更高的雌肽，甲酰胺，马氏体，Martynoside，Plantama joside和Sesaminol。基于富士等人的报告。[GydF4y2Ba17.GydF4y2Ba，表明毛蕊草苷可能是芝麻叶中主要的生物活性化合物，我们比较了其与ML中其他上调的已知生物活性代谢物的相对含量(图。GydF4y2BaS6GydF4y2Bab).结果表明，与skimmin、martynoside和sesaminol相比，毛蕊草苷在叶片中的相对含量较低。GydF4y2Ba

为了区分白色花和紫色花，并确定可能导致紫色的黄酮化合物，我们检测了两个组织中50个显著差异代谢物的含量(图。GydF4y2BaS6GydF4y2Ba一种）。它显示出大部分差分黄酮在PF中上调。它们包括五种黄酮醇，槲皮素-3-O-Robinobioside（PMN001583），槲皮素-3-O-葡糖苷-7-O- rhamnoside（LMSP004166），Kaempferol-3-O-Neohehoside（LMJP002867），Kaempferol-3-O-葡萄糖苷-7-O- rhamnoside（LMSP004670）和Kaempferol-4'-O-葡糖苷（XMYP005654）;一种花青素，Delphinidin-3-O-（6" -O-P-Coumaroyl）葡萄糖苷（LMPP0036620）;一种二氢酚酰酚，phellamurin（PMP000531）;和两种黄酮，叶黄素-7-o-rutinoside（PMP000593）和Apigenin-7-O-（2“O-Apiosyl）（6” - 丙基）葡糖苷（HMQP003435）。GydF4y2Ba

形成差异代谢物的关键KEGG途径GydF4y2Ba

通过KEGG通路分析，确定芝麻组织中不同调控的主要通路。结果显示，ML与FS和FC之间显著差异的代谢物主要涉及ABC转运体、氨基酸的生物合成、2-氧羧酸代谢、氨基酰- trna的生物合成、类黄酮的生物合成、苯丙素的生物合成以及次级代谢物的生物合成(图)。GydF4y2Ba7.GydF4y2Ba一个和无花果。GydF4y2BaS7GydF4y2Ba一种）。WF和FS之间的差分代谢物主要发生在氨基酸的生物合成中，嘧啶代谢，赖氨酸降解，乙醛酸和二羧酸酯代谢，类黄酮生物合成和Zeeatin生物合成（图。GydF4y2Ba7.GydF4y2Bab)如图所示。GydF4y2Ba7.GydF4y2Bac, FS和FC之间的差异代谢物主要涉及代谢途径、氨基酸生物合成和苯丙素生物合成。数字GydF4y2Ba7.GydF4y2BaD表明，WF和PF之间的差分代谢物主要涉及二次代谢物和脂肪酸生物合成的生物合成中。WF和ML之间的差分代谢物主要涉及ABC转运蛋白，氨基酸的生物合成，2-氧代羧酸代谢，亚油酸代谢，苯丙氨酸代谢，苯基丙醇生物合成，缬氨酸，亮氨酸和异亮氨酸生物合成（图。GydF4y2BaS7GydF4y2Bab）。这些结果表明，苯基丙醇和氨基酸生物合成途径在芝麻组织中最有区别。基于这些结果，过滤出最相关的重叠差分代谢物，以促进代谢调节变化的概述（图。GydF4y2Ba8.GydF4y2Ba）.GydF4y2Ba

在全球范围内认识到营养，治疗和经济上重要的油籽作物，芝麻植物在高水平各种生物活性化合物中产生，其中植物和游离脂肪酸更多地研究[GydF4y2Ba15.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba16.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba32.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba33GydF4y2Ba］.芝麻叶和花表现出不同的药理活性，但其生物活性成分的多样性尚不清楚。因此，在本研究中，我们研究了芝麻叶、新鲜心皮、新鲜种子、白色和紫色花等5个组织中代谢物的分布和变异。GydF4y2Ba

在不同芝麻组织中共鉴定出776种代谢物。HCA和PCA结果表明，芝麻叶、花、新鲜心皮和新鲜种子的代谢谱存在显著差异。值得注意的是，他们表明，新鲜种子的植物化学特征与其他组织有很大的不同。OPLS-DA结果显示，除两色花比较外，芝麻组织间的两两比较中存在400多个显著差异的代谢物。白芝麻花和紫芝麻花的代谢物积累模式相似。花中黄酮类化合物的相对含量分别是叶和其他组织的2倍和5倍。木脂素主要在种子中积累。叶子中香豆素、单宁、醌和维生素含量最高。种子中脂质和氨基酸含量较高，其次是花。这些结果表明，代谢化合物在芝麻植株中的积累是以组织特异性的方式发生的。 The tissue-specific accumulation of metabolites in sesame was supported by the correlation analysis results. A similar accumulation pattern of metabolites has been reported in other plant species [6.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba7.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba8.GydF4y2Ba］.GydF4y2Ba

类黄酮是广泛分布于植物界的第三大天然产物，是多酚次生代谢物中种类最多的一类[GydF4y2Ba34GydF4y2Ba］.它们参与植物与环境的相互作用，以及针对病原体、紫外线(UV)辐射、非生物胁迫等各种自我防御过程[GydF4y2Ba34GydF4y2Ba那GydF4y2Ba35GydF4y2Ba］.在芝麻组织中鉴定出113种黄酮类化合物，主要为黄酮、黄酮醇和异黄酮。主要分布在花中，其次是叶、FC和FS。差异代谢物的KEGG富集分析显示，黄酮类化合物、氨基酸和苯丙类生物合成途径被激活最多。这些结果表明，芝麻次生代谢产物(黄酮类化合物、木脂素等)的生物合成、氨基酸的生物合成和代谢可能以组织特异性的方式进行调控。甲基黄酮、芹菜素、染料木素、高良姜素、槲皮素、木犀草素、山柰素、tricin及其衍生物是芝麻中的主要黄酮类化合物。槲皮素，足脂素，足脂素，没食子儿茶素，山奈酚-3- o -葡萄糖苷，5,3ʹ，4ʹ-三羟基-6-甲氧基黄酮，芹菜素，芹菜素-7- o -葡萄糖酸，ladanetin, ladanetin-6- o -葡萄糖苷和足脂素-6- o -葡萄糖苷已报道在芝麻叶和花[GydF4y2Ba17.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba18.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba26.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba27.GydF4y2Ba］.目前，许多类黄酮类化合物，包括Apigenin，槲皮素，Genistein，Rutin，Luteolin等用于混合或单一形式，作为药物或食物补充，以治愈或预防癌症，糖尿病，氧化应激，微生物感染，炎症等各种疾病，健忘症和心血管血管功能障碍[GydF4y2Ba36GydF4y2Ba那GydF4y2Ba37GydF4y2Ba那GydF4y2Ba38GydF4y2Ba那GydF4y2Ba39GydF4y2Ba那GydF4y2Ba40GydF4y2Ba那GydF4y2Ba41GydF4y2Ba那GydF4y2Ba42GydF4y2Ba］.因此，废芝麻花可以作为有治疗作用的市场茶或粉来定价。黄酮类化合物的糖基化、羟基化、酰化、磺化和甲基化作用增强了其稳定性和溶解性，并增强了其生物活性[GydF4y2Ba34GydF4y2Ba那GydF4y2Ba43GydF4y2Ba那GydF4y2Ba44GydF4y2Ba］.芝麻花中以糖基化黄酮类化合物为主。黄酮类苷类化合物的分布为芝麻植物代谢产物的组织特异性积累提供了良好的支持。它首次概述了芝麻组织中类黄酮生物合成的调控。在拟南芥、茶叶和草莓组织中观察到不同组织中黄酮类化合物的发育调节存在类似的差异，这似乎是植物的一个共同代谢特征[GydF4y2Ba6.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba45GydF4y2Ba那GydF4y2Ba46GydF4y2Ba］.GydF4y2Ba

类黄酮还在植物繁殖中发挥着重要作用，通过给花和种子着色、吸引传粉者和保护生殖器官[GydF4y2Ba47GydF4y2Ba那GydF4y2Ba48GydF4y2Ba］.在黄酮类化合物中，花青素是一种植物色素，主要与各种颜色的水果、花朵和种子有关。它们可以根据其结构、共色素、pH值和金属离子提供广泛的颜色[GydF4y2Ba34GydF4y2Ba那GydF4y2Ba49GydF4y2Ba］.虽然白色和紫色的花朵与其他组织相比表现出类似的代谢物含量的趋势，但显着差异代谢物的分析表明，通过50种代谢物的含量，主要是黄酮类，氨基酸和衍生物，酚酸，酚醛酸，和萜类化合物。在PF中的22例上调的代谢物包括五种黄酮醇（槲皮素-3-O-Robinobioside，槲皮素-3-O-葡糖苷-7-O-rhamnoside，Kaempferol-3-O-Neohosidoside，Kaempferol-3-O-葡糖苷 -7.-O-rhamnoside, and kaempferol-4ʹ-O-glucoside), one anthocyanin (delphinidin-3-O-(6ʺ-O-p-coumaroyl)glucoside) one dihydroflavonol (phellamurin), and two flavones (luteolin-7-O-rutinoside and apigenin-7-O-(2ʺ-O-apiosyl)(6ʺ-Malonyl)glucoside). These results suggest that a co-pigmentation between delphinidin-3-O-(6ʺ-O-p-coumaroyl)glucoside and flavonols (quercetin and kaempferol derivatives) might be responsible for the purple coloration of flowers in sesame. Delphinidin glucosides have been reported as the purple pigments inPuerania Lobata.GydF4y2Ba和GydF4y2Ba虹膜Lutescens.GydF4y2Ba花(GydF4y2Ba50GydF4y2Ba那GydF4y2Ba51GydF4y2Ba］.白色的花积累了大部分未着色的类黄酮(flavones)。KEGG途径富集分析表明，WF和PF之间的差异代谢物主要发生在脂肪酸的生物合成和次级代谢物的生物合成上。结合花中脂类的相对含量，推测芝麻花中可能积累了大量可加工的油脂。需要对芝麻花油进行进一步的研究来澄清这一说法。GydF4y2Ba

酚酸和生物碱均分布在芝麻组织中，在芝麻和花中含量较高。叶中毛蕊花苷、异毛蕊花苷、毛蕊花苷等酚酸的相对含量最高。富士等[GydF4y2Ba17.GydF4y2Ba的研究结果表明，在干燥成熟的芝麻叶中毛蕊花苷的含量为12.9%。因此，他们认为它可能是芝麻叶中主要的生物活性化合物。在芝麻叶中也发现了毛蕊花糖苷[GydF4y2Ba20.GydF4y2Ba］.毛蕊花糖苷、异毛蕊花糖苷和毛蕊花糖苷具有多种药理特性，包括抗炎、抗癌、抗氧化、神经保护、抗糖尿病、抗高血压、抗微生物和抗肿瘤[GydF4y2Ba52GydF4y2Ba那GydF4y2Ba53GydF4y2Ba那GydF4y2Ba54GydF4y2Ba那GydF4y2Ba55GydF4y2Ba］.芝麻素是芝麻木脂素的主要成分之一，仅在新鲜的种子和新鲜的心皮中检测到，且FS中相对含量最高。Hata等人[GydF4y2Ba16.GydF4y2Ba]注意到芝麻叶中存在少量芝麻蛋白。这些表明芝麻叶中的芝麻素累积可能受基因型和生长条件的影响。Sesaminol，一种有效的治疗性Lignan [GydF4y2Ba15.GydF4y2Ba]和斯基米蛋白，一种抗糖尿病香豆素[GydF4y2Ba56GydF4y2Ba，但在叶片中含量较高，鲜心皮中含量较高。芝麻素的分布可能参与了芝麻植物的防御机制或氧化应激调节。此外，叶和新鲜心皮中萜类化合物的相对含量最高，包括martynoside和purpuaside c。萜类化合物通过在食品、制药和化妆品等行业的应用，在植物生命和人类社会中发挥各种生态和生理功能[GydF4y2Ba2GydF4y2Ba］.Terpenoids的分布表明它们在芝麻植物防御和发展种子保护中的直接或间接影响。Furthermore, we identified two sesame leave’s specific phytochemicals (senkyunolide H and E-6,7-dihydroxydihydroligustilide) that have been associated with various pharmacological proprieties such as neuroprotective, anti-atherosclerotic, anti-cancer, anti-proliferative, antioxidative, cytoprotective, and anti-inflammatory effects [57GydF4y2Ba那GydF4y2Ba58GydF4y2Ba］.在一起，这些发现表示芝麻浪费的叶子可用于治疗目的。关于新鲜的心皮，需要进一步的生化分析，在芝麻的成熟干燥心脏上需要准确揭示其生物活性组分。GydF4y2Ba

通过检测发育中的芝麻种子和心皮的转录组，Wang等人[GydF4y2Ba59GydF4y2Ba[通过各种生物学过程的变化（运输，小分子代谢过程，分解代谢过程等），在种子发展期间举报了种子发展期间的两个组织之间的合作关系。在此，我们观察到糖类和醇的相似含量，各种次级代谢物中的新鲜心皮和种子中的前体。此外，Kegg浓缩分析涉及ML和Fc，Fs和鲜花之间的显着差异代谢物，主要是ABC转运蛋白，氨基酸的生物合成，2-氧代羧酸代谢，氨基酰基-TRNA生物合成，黄酮类生物合成，以及二次代谢物的生物合成。这些调查结果支持开发芝麻种子和心皮之间的紧张合作。此外，它们建议种子发育过程中芝麻植物中代谢组分的动态交换或转移。通过植物代谢化合物转运蛋白，特别是ABC转运蛋白，可以从叶片到显影种子中发生各种代谢物转移。ABC运输司机在植物生长，繁殖，对环境条件的繁体作用中起重要作用，通过将活性不同的复杂分子与浓度梯度传输到专用植物细胞中[GydF4y2Ba60.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba61.GydF4y2Ba］.GydF4y2Ba

本研究应用了广泛靶向的LC-MS / MS基础代谢策略，以了解芝麻组织中代谢物的分布。多变量分析揭示了各种代谢物，包括类黄酮，酚醛酸，三萜类化合物，脂质，生物碱，氨基酸和衍生物，木质素，核苷酸和衍生物，以及以组织特异性累积的有机酸。白色和紫色芝麻花在代谢物积累中表现出类似的模式，除了五十代谢物，包括黄酮醇糖苷和蛋白苷-3-o-（6“O-P-coumaroyl）葡糖苷（花青素）。因此，我们建议这些黄酮类化合物可能对芝麻花的紫色着色负责。我们发现，两种彩色花中的主要代谢物是黄酮类化合物，生物碱，脂质和氨基酸和衍生物。各种生物活性化合物，包括萜类化合物，醌，单宁，维生素和两种特异性代谢物，Senkyunolide H和E-6,7-二羟基Dihydroligustilide在芝麻叶中表现出最高的相对含量。木质素显然与种子有关。关键不同调节的代谢途径是黄酮类生物合成，氨基酸生物合成和苯丙烷化生物合成。我们观察了显影种子和心皮和两种组织和叶之间的合作关系。总体而言，这些结果表明，芝麻植物中代谢物积累的变化是发育调节的，并且每个组织中的调节可能不同。 This first report on metabolites variation in sesame provides essential information for elaborating a working plan to characterize metabolic functions during sesame plant development and for the valorization of sesame leaves and flowers. Thus, an examination of gene-metabolites relationships is required to uncover regulatory elements controlling the tissue-specific metabolites biosynthesis and accumulation in sesame.

植物材料GydF4y2Ba

本研究使用的芝麻品种由中国农业科学院油料作物研究所提供。2020年5月至10月，在驻马店农科院实验站相同的生长和试验条件下进行栽培。分别从DJ68、DJ77和DJ80三种材料的同一株植物中取中叶(ML)、白花(WF)和鲜胶囊。在取样前，花在同一天做了标记。当标记的胶囊达到花后20天(DPA)时，所有组织都被取样并处理液氮进行代谢产物分析(图2)。GydF4y2Ba1GydF4y2Ba）.三种紫花（PF）类似于其他三种材料（28杆，Z7和H16）。将种子与冰胶囊分离，以构成新种子（FS）和新鲜心皮（Fc）的样品。在代谢物分析分析之前，所有样品在适当的储存条件下保守。GydF4y2Ba

化学物质GydF4y2Ba

LC-MS梯度等级溶剂甲醇，乙腈和醋酸购自德国Merck公司（GydF4y2Bawww.merckchemicals.com.GydF4y2Ba）.所有其他化学品和标准均购自Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA，GydF4y2Bawww.sigmaaldrich.com/united-states.html.GydF4y2Ba）.GydF4y2Ba

样品制备和提取GydF4y2Ba

代谢分析是按照Chen等人描述的方法进行的[GydF4y2Ba28.GydF4y2Ba，只做了一些小小的修改。所有芝麻组织样品均真空冷冻干燥(Scientz-100F)，然后使用混合磨(MM 400, Retsch)与氧化锆珠在30 Hz下粉碎1.5 min。然后将每个样品的100 mg冻干粉溶解在1.2 ml 70%甲醇中，每30 min剧烈旋转30 s(共6次)。然后将样品在4°C冰箱中保存过夜以沉淀蛋白质。次日从冰箱中取出，12000 rpm离心10 min，收集上清液，用0.22 μm微孔膜过滤(SCAA-104, ANPEL, Shanghai, China)。每个样品提取液保存在4°C，直到UPLC-MS/MS分析。将各组织样本提取液混合制备质量控制(QC)样品。GydF4y2Ba

高分辨率UPLC分析条件GydF4y2Ba

使用UPLC-ESI-MS / MS系统进行分析样品提取物（UPLC，Shimadzu Nexera X2，GydF4y2Bawww.shimadzu.com.cn/GydF4y2Ba；MS, Applied Biosystems 4500 Q TRAP，GydF4y2Bawww.appliedbiosystems.com.cn/GydF4y2Ba）.色谱条件如下，UPLC：柱，Agilent SB-C18（1.8μm，2.1mm * 100mm）;流动相由溶剂A，纯水，0.1％甲酸，溶剂B，乙腈，甲酸0.1％。梯度洗脱系统：0.00分钟，95％A，5％B;在9分钟内，线性梯度为5至95％b;9.00 - 10.00分钟，5％A，95％B;10.00 - 11.10分钟，B阶段减少至5.0％;11.10-14.00分钟，95％A，5.0％B.流速设定为0.35毫升/分钟;柱温40°C;注射体积4μL。 The effluent was alternatively connected to an ESI-triple quadrupole-linear ion trap (QTRAP)-MS. The m/z range was 50—1250 Da.

ESI-Q TRAP-MS /女士GydF4y2Ba

在三重四极线性离子阱质谱仪（Q陷阱）上获得了Lit和三重四极（QQQ）扫描，AB4500Qtrap®系统（AB Sciex™，Framingham，MA 01,701，USA）。该系统配备了ESI Turbo离子喷涂接口，以正极和负离子模式操作，由分析师1.6.3软件（AB Sciex™，Framingham，MA 01,701，USA）控制。ESI源操作参数如下固定：离子源，涡轮喷雾;源温度550°C;离子喷射电压（IS）5500 V（正离子模式）/ - 4500 V（负离子模式）。离子源气体I（GSI），天然气II（GSII）和帘式气体（CUR）分别设定为50,60和25.0psi。碰撞活化的解离（CAD）高。仪器调谐和质量校准分别以QQQ和100μmol/ L聚丙二醇溶液携带，并点燃模式。QQQ扫描被获得为MRM（多反应监测）实验，碰撞气体（氮气）设定为培养基。单个MRM过渡的DP和CE进行了进一步的DP和CE优化。 A specific set of MRM transitions was monitored for each period according to the metabolites eluted within the target period.

代谢物的鉴定和定量GydF4y2Ba

代谢产物基于本地自建数据库(MWDB, Metware Biotechnology Co.， Ltd, Wuhan, China)进行鉴定。根据光谱信息、相对于外标的保留时间和质谱对其进行了定性鉴定。为了避免干扰，复制K的信号GydF4y2Ba^+GydF4y2Ba，naGydF4y2Ba^+GydF4y2Ba，和nh.GydF4y2Ba_4.GydF4y2Ba^+GydF4y2Ba离子，同位素信号和来自其他相对大分子的片段离子的重复信号被排除在外。通过参考公共数据库（MassBank，Knappsack，HMDB，Moto DB和Metlin）分析每个检测到的代谢物的结构。最后，通过与自然产品数据库（CRC）和参考文献的植物化学词典进行比较来检查已识别的代谢物。GydF4y2Ba

代谢产物定量采用三重四极杆(QQQ)质谱分析的多反应监测(MRM)模式。在MRM模式下，四极子首先搜索目标物质的母离子，同时筛选来自不同分子量物质的任何离子，以消除它们的干扰。此外，前体离子被破碎，形成许多碎片离子。通过QQQ对片段离子进行过滤，消除非目标离子的干扰，精确选择具有所需特性的单片段离子。然后对得到的质谱峰进行面积积分。通过使用MultiaQuant软件(AB Sciex™，Framingham, MA 01701, USA)，我们整合并校正了不同样品中相同代谢物的质谱峰。每个峰的面积代表相应物质的相对含量。最后，导出并保存了峰值区域的所有集成数据。GydF4y2Ba

多变量数据分析GydF4y2Ba

数据分析前对数据质量进行评估，剔除偏差较大(CV值大于0.5)的物质。此外，使用Zscore对数据进行标准化。无监督PCA(主成分分析)在R(版本3.5.0)中使用统计函数prcomp (GydF4y2Bawww.r-project.org.GydF4y2Ba）.在层次聚类分析(HCA)之前，将代谢产物的归一化信号强度(单位方差标度)可视化为一个彩色光谱。HCA采用R package pheatmap进行，结果显示为带有树形图的热图。用R中的cor函数计算样本间的Pearson相关系数(PCC)，结果以热图形式表示。GydF4y2Ba

通过对正交部分最小二乘判别分析（OPLS-DA）的LOG2转化标准化代谢物数据。通过VIP> = 1检测组之间的显着差异代谢物，绝对log2FC（折叠变化）> = 1.从OPLS-DA结果中提取VIP值。使用R包MetaboAnalystr产生OPLS-DA的分数图和排列图。为避免过度装饰，我们执行了置换测试（200个排列）。使用KEGG复合数据库注释鉴定的代谢物（GydF4y2Bahttp://www.kegg.jp/kegg/compound/GydF4y2Ba）.此外，将注释的代谢物映射到KEGG POADWAY数据库（GydF4y2Bahttp://www.kegg.jp/kegg/pathway.htmlGydF4y2Ba）.具有显着调节的代谢物的途径最终进入MSEA（代谢物含有富集分析）。富集的重要性由超高度测试确定GydF4y2BaP.GydF4y2Ba- 值。并行地，使用GraphPad.prism（版本9.0.0121）和在线工具进行不同组织中每种代谢物和一些所选代谢物的相对含量的比较和不同组织中的一些选定代谢物（GydF4y2Bahttp://www.shiny.chemgrid.org/boxplotr/GydF4y2Ba）.GydF4y2Ba

本研究过程中产生或分析的所有数据均包含在本发表的文章及其补充信息文件中。在本研究中使用和/或分析的数据集可从通讯作者在合理要求。GydF4y2Ba

ML:GydF4y2Ba

中间的叶子GydF4y2Ba

FC：GydF4y2Ba

新鲜的心皮GydF4y2Ba

FS：GydF4y2Ba

新鲜的种子GydF4y2Ba

WF:GydF4y2Ba

白花GydF4y2Ba

PF：GydF4y2Ba

紫色的花朵GydF4y2Ba

UPLC：GydF4y2Ba

超高效液相色谱法GydF4y2Ba

QC：GydF4y2Ba

质量控制GydF4y2Ba

ESI：GydF4y2Ba

电喷雾电离GydF4y2Ba

HCA:GydF4y2Ba

层次聚类分析GydF4y2Ba

主成分分析:GydF4y2Ba

主要成分分析GydF4y2Ba

OPLS-DA:GydF4y2Ba

潜在结构的正交投影判别分析GydF4y2Ba

贵宾:GydF4y2Ba

投影的重要性是可变的GydF4y2Ba

不适用。GydF4y2Ba

中国农业科学院的农业科技创新项目（CAAS-ASTIP-2016-OCRI），中国农业研究系统（CARS-14），武汉尖端Applicationt基金（2018020401011303）的支持支持这项研究中央非营利科学机构（Y2019XK15-02）的基本研究资金及湖北省重点研究项目（2020BBA045）。资助者在实验设计，数据收集，分析和解释中没有作用或写作稿件。GydF4y2Ba

隶属关系GydF4y2Ba

1. 中国农业科学院石油作物研究所，武汉武汉农业部生物学和遗传改良科学院的重点实验室，430062GydF4y2Ba

   Senouwa Segla Koffi Dossou，Fangtao Xu，Chen Sheng，Rong Zhou，Jun You＆Linhai WangGydF4y2Ba

2. 洛美大学植物生物技术与生理学实验室，Lomé，01 BP 1515，多哥GydF4y2Ba

   Senouwa Segla Koffi Dossou＆Koffi TozoGydF4y2Ba

3. 驻马店农业科学院，驻马店4693000GydF4y2Ba

   仙华崔GydF4y2Ba

贡献GydF4y2Ba

LHW对这项研究的设计做出了贡献。DSSK、FTX、CS、XHC和LHW制备样品。XHC和LHW进行了现场实验。DSSK和LHW对数据进行分析。RZ, TK, JY参与数据分析。DSSK撰写了手稿。LHW和TK审阅了手稿。所有作者阅读并批准了最终的手稿。GydF4y2Ba

通讯作者GydF4y2Ba

对应到GydF4y2Ba临海王GydF4y2Ba．GydF4y2Ba

伦理批准和同意参与GydF4y2Ba

该项目使用植物材料，不使用转基因技术。所有品种均为中国农业科学院油料作物研究所(中国武汉)提供的栽培品种。GydF4y2Ba

同意出版物GydF4y2Ba

不适用。GydF4y2Ba

利益争夺GydF4y2Ba

所有作者声明他们没有个人、经济或其他利益冲突。GydF4y2Ba

出版商的注意GydF4y2Ba

Springer Nature在发表地图和机构附属机构中的司法管辖权索赔方面仍然是中立的。GydF4y2Ba

开放访问GydF4y2Ba本文是基于知识共享署名4.0国际许可,允许使用、共享、适应、分布和繁殖在任何媒介或格式,只要你给予适当的信贷原始作者(年代)和来源,提供一个链接到创作共用许可证,并指出如果变化。本文中的图像或其他第三方材料都包含在本文的知识共享许可中，除非在该材料的信用额度中另有说明。如果资料不包括在文章的知识共享许可协议中，并且你的预期用途没有被法律规定允许或超过允许用途，你将需要直接从版权所有者获得许可。如欲查阅本许可证副本，请浏览GydF4y2Bahttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/GydF4y2Ba．Creative Commons公共领域奉献豁免（GydF4y2Bahttp://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/GydF4y2Ba)适用于本文提供的数据，除非在数据的信贷额度中另有说明。GydF4y2Ba

再版和权限GydF4y2Ba