青稞(Hordeum vulgare L.var.nudum Hook.f.)作为青藏高原地区的特色农作物,其营养组成全面独特、符合“三高两低”的饮食需求、富含B族维生素和矿物质元素,具有极高的营养和食疗价值GSK1120212临床试验,经常食用青稞对人体的各类营养缺乏症有改善作用,且粒色较深的青稞营养价值普遍比浅色青稞营养价值要高。但是,青稞籽粒硬度大,口感粗糙,消化率低,严重制约了其在食品工业上的开发应用。研究发现,萌发可以改善和增强谷物的组织结构及营养特性,适当的萌发处理不仅能提高谷物的营养价值,还能使人体更易吸收和利用蛋白质、淀粉、脂肪等大分子营养物质,同时增加其中对人体有益的活性物质含量。因此,对青稞进行萌发处理,检测不同萌发阶段的青稞的营养组分,采用多组学技术全面且深入地探究萌发过程中营养组分变化的分子机制,可为萌发青稞产品的进一步开发利用提Taiwan Biobank供理论依据。主要研究结果如下:选用隆子黑青稞(Longzi Black Barley,LBB)进行萌发处理,对萌发各阶段的营养成分进行了对比。结果显示,LBB在萌发前期(0～12 h)生长速度缓慢,随后在萌发中期(12～36 h)和萌发后期(36～60 h)持续生长,幼苗期时(60～72h)芽长达到10.18～19.14 mm。萌发期间LBB百粒重(干重)小幅下降,在萌发48 h后有显著差异。营养素测定显示,水分含量在萌发早期因吸胀作用而急剧上升,随后相对均速、持续上升;淀粉和粗脂肪含量随萌发时间持续下降;蛋白质含量在0～24 h下降、随后持续上升;可溶性糖和还原糖含量则在萌发前期下降、中后期持续上升。总酚和总黄酮在LBB中含量分别为18.60μmol/g、2.65mg/g,两者含量均在萌发0～12 h大幅降低、随后趋于稳定,而在形成幼苗后(72 h)又有所积累。萌发过程中,LBB的抗氧化活性整体呈降低趋势。基于de novo测序对四个不同萌发时间的LBB进行了转录组测序和基因表达定STM2457 NMR量分析。共39 038个基因被测序和注释,其中14 451个基因是四个时期共有的,而各时期独有的表达基因分别为322(0 h)、288(12 h)、470(36 h)和1 297个(60 h)。定量对比结果显示,萌发中期(LBB-36/LBB-12)有11 188个差异表达基因(DEGs,|log2FC|≥1,p<0.05),数量最多;DEGs主要涉及与“代谢”相关的KEGG通路,且以上调为主;代表性的通路包括:“碳水化合物代谢”、“氨基酸代谢”、“其他次生代谢物的生物合成”。对筛选出的所有DEGs进行KEGG富集分析,代表性的富集通路包括:“淀粉和蔗糖代谢”、“谷胱甘肽代谢”、“苯丙烷生物合成”、“黄酮类生物合成”,并以上调为主,表明这些通路在LBB萌发过程中被持续调控。进一步通过代谢组分析对LBB萌发过程中被显著调控的代谢通路进行验证。在三个时期(0、12、60 h)的LBB样品中共鉴定到1 015种代谢物,其中551种代谢物的丰度在萌发过程中发生了显著改变,以“黄酮”、“酚酸类”、“氨基酸及其衍生物”、“生物碱”类代谢物为主。与萌发前(LBB-0)相比,黄酮类物质总丰度持续下降、氨基酸及其衍生物类物质总丰度持续显著上升、生物碱类物质总丰度在萌发后期显著升高。整合转录组和代谢组数据发现,青稞萌发过程中蛋白质的分解代谢在早期较强(0-12 h),而后期(12-60 h)则是合成代谢活动强;脂质水解显著增强;物质代谢和能量代谢旺盛;抗氧化物质的合成和过氧化物的分解加强。本研究针对LBB萌发过程,借助高通量组学分析技术,系统解析了LBB萌发过程中营养组分和代谢物的变化趋势,初步探明了LBB萌发过程汇总黄酮和酚酸代谢物的调控与代谢过程。研究结果为青稞萌发过程中营养品质变化的分子机理探究提供了关键信息,亦为萌发青稞新产品开发提供基础信息,具有重要的科学研究意义和实践应用价值。