壇紫菜響應(yīng)失水脅迫的代謝組學(xué)分析?

陳 睿， 杜國英， 管曉偉， 陳念慈， 曹 敏， 茅云翔,3， 王冬梅??

(1.中國海洋大學(xué)海洋生命學(xué)院， 山東 青島 266003； 2.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海洋科學(xué)與工程學(xué)院， 山東 青島 266237; 3.海南熱帶海洋學(xué)院水產(chǎn)與生命學(xué)院， 海南 三亞 572022)

紫菜是海水養(yǎng)殖中最重要的經(jīng)濟(jì)紅藻，年產(chǎn)量估計(jì)超過100 000 t(干質(zhì)量)，產(chǎn)值約13億美元[1]。壇紫菜(Pyropiahaitanensis)隸屬于紅藻門(Rhodophyta)，紅毛菜綱(Bangiophyceae)，紅毛菜目(Bangiales)，紅毛菜科(Bangiaceae)，紫菜屬(Pyropia)，是紫菜養(yǎng)殖的主要種類[2]。作為生活在潮間帶的大型紅藻，其生活環(huán)境包含長(zhǎng)時(shí)間且高強(qiáng)度的失水脅迫。在退潮時(shí)，許多紫菜在藻體失水率達(dá)80%可以存活，甚至有些紫菜在藻體失水率達(dá)95%的情況下依舊可以存活，并在漲潮后可以完全恢復(fù)其生理機(jī)能[3]。紫菜中存在多種對(duì)抗?jié)B透壓脅迫的機(jī)制，是耐失水能力最強(qiáng)的海藻之一。因此，可以作為研究潮間帶海藻耐受滲透脅迫的分子機(jī)制的理想模式生物[4]。已有研究發(fā)現(xiàn)：壇紫菜在退潮失水時(shí)會(huì)發(fā)生一些生理變化，如光合活性降低，抗氧化能力增強(qiáng)，細(xì)胞含水量、細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)和細(xì)胞體積發(fā)生改變，以此降低失水脅迫帶來的損害[5]。

代謝組(Metabolome)是生物系統(tǒng)中小分子的完整集合[6]。當(dāng)植物暴露于非生物脅迫時(shí)，可以通過調(diào)節(jié)由基因-蛋白質(zhì)-代謝物-表型組成的復(fù)雜調(diào)控網(wǎng)絡(luò)來維持體內(nèi)平衡，因此代謝物譜通常被認(rèn)為是連接表型和基因型的橋梁，并且可以反映生長(zhǎng)中植物的生理狀態(tài)[7-8]。代謝組學(xué)(Metabolomics)分析主要目的是從生物樣本中檢測(cè)并篩選出具有重要生物學(xué)意義和統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著差異的代謝物，并以此為基礎(chǔ)闡明生物體的代謝過程和變化機(jī)制[9]。代謝物分析已經(jīng)廣泛運(yùn)用在小麥[10]、葡萄藤[11]、黑麥草[12]、棉花[13]、馬鈴薯[14-15]、擬南芥[16]、大豆[17-18]和番茄[19]等植物對(duì)干旱脅迫下的響應(yīng)機(jī)制研究中。

目前對(duì)于紫菜失水脅迫響應(yīng)機(jī)制的組學(xué)研究包括轉(zhuǎn)錄組分析[20-21]和蛋白質(zhì)組分析[22]，相關(guān)的代謝組研究尚未見報(bào)道。本研究基于UPLC-MS/MS檢測(cè)平臺(tái)，結(jié)合多種統(tǒng)計(jì)分析方法，對(duì)壇紫菜正常對(duì)照組、失水處理和復(fù)水處理的代謝組進(jìn)行了系統(tǒng)研究，填補(bǔ)了壇紫菜抗失水脅迫代謝組分析的空白，為壇紫菜的抗失水脅迫機(jī)制及代謝調(diào)控機(jī)制提供了參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

本實(shí)驗(yàn)使用的材料是壇紫菜PH40純系(PHL200812-24)，葉型為細(xì)長(zhǎng)形，其祖先配子體于2010年在中國福建省福鼎的潮間帶采集，之后制備了遺傳上純合的PH40[23]。葉狀體培養(yǎng)條件如下：光強(qiáng)50～60 μmol photons·m-2·s-1；溫度(20±1) ℃；光照周期為12L∶12D。每升海水培養(yǎng)材料鮮質(zhì)量為1.0～1.5 g，每3天更換一次新鮮含PES培養(yǎng)基[24]的海水，PES培養(yǎng)基配方如表1所示。

表1 PES培養(yǎng)基配方

表2 母液Ⅲ配方

表3 母液Ⅳ培養(yǎng)基配方

1.2 實(shí)驗(yàn)材料處理和收集

將失水處理的壇紫菜放置于恒溫箱中，保持溫度、光照條件與葉狀體日常相應(yīng)條件一致。

(1) 提前計(jì)算材料含水率C和達(dá)到80%失水率的壇紫菜的實(shí)際質(zhì)量Wt，計(jì)算公式如下：

C=(W0-Wd)/W0，

Wt=W0-L·C·W0。

式中：W0是壇紫菜鮮質(zhì)量，Wd是壇紫菜干質(zhì)量，L為失水率(L=80%)，C為含水率。

(2) 失水組處理：從海水中取出壇紫菜葉狀體，平鋪在無菌玻璃皿上，用無菌紗布輕按藻體快速去除多余水分，之后馬上稱量得到壇紫菜鮮質(zhì)量。將平鋪在玻璃皿中的壇紫菜暴露在培養(yǎng)箱的空氣中，一段時(shí)間后稱取壇紫菜實(shí)時(shí)質(zhì)量，當(dāng)樣品失水率為80%時(shí)，迅速用無菌鑷子收集樣品放入錫箔紙，做好標(biāo)記，入液氮急凍。

(3) 復(fù)水組處理：按照(2)中所述方法，使樣品失水率達(dá)到80%，之后迅速放入含PES的海水，0.5 h后，用無菌紗布吸干藻體多余水分，收集樣品，做好標(biāo)記，入液氮急凍。

(4) 對(duì)照組無處理：直接從海水中取出新鮮葉狀體，吸取表面水分后馬上收集并進(jìn)行液氮速凍。

(5) 將所有樣品保存在超低溫冰箱(-80 ℃)。

本次實(shí)驗(yàn)共處理了三組樣本，分別為對(duì)照組(C)、失水組(D)以及復(fù)水組(R)，每組三個(gè)生物學(xué)重復(fù)，用于探究壇紫菜在失水脅迫過程中代謝物種類及含量變化。

1.3 壇紫菜不同處理組代謝物提取

使用冷凍研磨儀(Tissuelyser-24)在60 Hz條件下對(duì)真空冷凍干燥后的樣品研磨1 min。然后將每100 mg樣品粉末溶解于1.0 mL含有0.1 mg/L利多卡(內(nèi)標(biāo))的70%甲醇溶液中提取代謝物。提取完成后，10 000g離心10 min，吸取上清，用微孔濾膜(0.22 μm)過濾樣品，并保存在進(jìn)樣瓶中以待LC-MS/MS分析。

1.4 質(zhì)譜檢測(cè)不同處理組壇紫菜代謝物

數(shù)據(jù)采集儀器系統(tǒng)主要包括超高效液相色譜Shim-pack UFLC SHIMADZU CBM20A串聯(lián)質(zhì)譜Applied Biosystems 4500 QTRAP，使用Waters ACQUITY UPLC HSS T3 C18(1.8 μm，2.1 mm·100 mm)色譜柱。

流動(dòng)相為0.04%乙酸水溶液和乙腈(含0.04%乙酸)，流速為0.4 mL/min；柱溫為40 ℃；進(jìn)樣量5 μL。電噴霧離子源(Electrospray ionization，ESI)溫度為550 ℃，質(zhì)譜電壓為5 500 V，簾氣(Curtain gas, CUR)為171.25 kPa。

1.5 數(shù)據(jù)分析

通過軟件Analyst 1.6.1對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行定性定量分析。利用R軟件的內(nèi)置cor函數(shù)計(jì)算樣品間的皮爾遜相關(guān)系數(shù)(Pearson’s correlation coefficient，r)，對(duì)樣品生物學(xué)重復(fù)相關(guān)性進(jìn)行評(píng)估。將三組數(shù)據(jù)進(jìn)行兩兩比較，使用SIMCA-P14.1軟件對(duì)主成分進(jìn)行偏最小二乘判別分析(Partial least squares-discriminant analysis, PLS-DA)，尋找差異代謝物。通過R軟件(www.r-project.org/)對(duì)代謝物在不同樣本間的積累模式進(jìn)行聚類分析(Hierarchical cluster analysis，HCA)。通過MBRole(Metabolites biological role，http://csbg.cnb.csic.es/mbrole/)獲取差異代謝物的KEGG ID，并進(jìn)行KEGG通路富集分析[25]。

2 結(jié)果與分析

2.1 三組壇紫菜樣品代謝物定性定量分析

圖1為多反應(yīng)離子檢測(cè)(Multiple reaction monitoring，MRM)代謝物檢測(cè)多峰圖?；诒镜卮x數(shù)據(jù)庫MWDB(邁維代謝生物科技有限公司，中國，武漢)(http://www.metware.cn/)數(shù)據(jù)，對(duì)樣本的代謝物進(jìn)行了質(zhì)譜定性定量分析。圖1展示了樣本中能夠檢測(cè)到的物質(zhì)，每個(gè)不同顏色的質(zhì)譜峰代表檢測(cè)到的一個(gè)代謝物。本實(shí)驗(yàn)中共檢測(cè)到332個(gè)代謝物，其中已知的有206個(gè)，未知的有126個(gè)。

圖1 MRM代謝物檢測(cè)多峰圖Fig.1 MRM metabolite detection multi peak map

2.2 樣品重復(fù)相關(guān)性評(píng)估

如圖2所示，色塊中的數(shù)字表示r2，r2越接近1，兩個(gè)重復(fù)樣品相關(guān)性越強(qiáng)。壇紫菜三組樣品代謝組數(shù)據(jù)組內(nèi)平行性較為良好，組間具有一定差異?？梢詫?duì)三組代謝組數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步分析以篩選差異代謝物。

2.3 三組壇紫菜代謝組聚類分析

三組樣品的代謝組進(jìn)行聚類熱圖分析如圖3所示，對(duì)照組與復(fù)水組的代謝組被聚類到一起，而失水組與對(duì)照組和復(fù)水組的代謝組存在較大差異。在檢出的所有代謝物中，失水組與對(duì)照組相比，有2/3左右代謝物呈現(xiàn)上調(diào)表達(dá)，而在失水組上調(diào)的代謝物在復(fù)水組多呈現(xiàn)下調(diào)。

2.4 對(duì)照組與失水組壇紫菜樣品代謝組差異分析

2.4.1 對(duì)照組與失水組壇紫菜代謝組數(shù)據(jù)PLS-DA分析 為了進(jìn)一步挖掘差異代謝物，作者對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行PLS-DA分析(Partial least squares-discriminant analysis, PLS-DA)。如圖4(A)所示，對(duì)照組與失水組的PLS-DA得分圖顯示組間明顯分離，且組內(nèi)明顯聚類，兩組樣品在空間點(diǎn)上可以明顯區(qū)分，表明兩組代謝組間存在差異。其模型質(zhì)量參數(shù)為：主成分1、主成分2、對(duì)X矩陣的解釋率R2X、對(duì)Y矩陣的解釋率R2Y、模型的預(yù)測(cè)能力Q2。其中R2X=0.754，R2Y=1,Q2=0.989。這表明當(dāng)前PLS-DA模型解釋和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)能力較好。進(jìn)而對(duì)這兩組的PLS-DA進(jìn)行排列驗(yàn)證(n=200，即進(jìn)行200次排列實(shí)驗(yàn))，如圖3(B)所示：右邊的原始Q2、R2均高于左側(cè)對(duì)應(yīng)顏色的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，說明可根據(jù)VIP值篩選對(duì)照組與失水S組代謝組間的差異代謝物。

2.4.2 對(duì)照組與失水組壇紫菜代謝組差異代謝物篩選結(jié)果 本研究將VIP≥1.0且差異倍數(shù)顯著(fold change≥2以及fold change≤0.5)的代謝物定義為差異代謝物。基于此標(biāo)準(zhǔn)在失水組與對(duì)照組間篩出58種差異代謝物，如圖5所示。在這58種差異代謝物中，有38種在失水組的含量高于對(duì)照組， 為上調(diào)代謝物，主要包括氨基酸類(甲硫氨酸、色氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸等)和氨基酸衍生物(亮氨酸-脯氨酸)、苯丙素類(阿魏?？鼘幩?，反式肉桂酸，桂皮醛以及對(duì)香豆酰奎尼酸)、甘油磷脂(溶血卵磷脂酰膽堿)、核苷酸及其衍生物、黃酮類、類黃酮類、色胺、薯蕷皂苷以及植物激素水楊?？Х人?；20個(gè)下調(diào)代謝物中主要包括黃酮醇、類黃酮、萜類、脂肪酸、核苷酸衍生物、脫落酸和反式玉米素，其中最后兩種為植物激素。統(tǒng)計(jì)學(xué)分析結(jié)果表明在這58種差異代謝物中有41種代謝物在對(duì)照組與失水組間存在顯著差異(P<0.05)。

(C：壇紫菜對(duì)照組；D80：壇紫菜失水處理組；R：壇紫菜復(fù)水處理組。圖中色塊中的數(shù)字代表相關(guān)系數(shù)數(shù)值大小。C: Control group of P. haitanensis; D80: Dehydration treatment group of P. haitanensis; R: Rehydration treatment group of P. haitanensis. The number in the color block represents the value of correlation coefficient.)

圖5 壇紫菜對(duì)照組與失水組的差異代謝物火山圖Fig.5 Volcanic map of different metabolites between control group and dehydration group of P. haitanensis

2.5 復(fù)水組與失水組壇紫菜代謝組差異分析

2.5.1 復(fù)水組與失水組壇紫菜代謝組數(shù)據(jù)PLS-DA分析 對(duì)照組與失水組的PLS-DA得分圖顯示組間明顯分離，且組內(nèi)明顯聚類，表明兩組代謝組間存在差異，其模型質(zhì)量參數(shù)為：主成分1、主成分2、對(duì)X矩陣的解釋率R2X、對(duì)Y矩陣的解釋率R2Y、模型的預(yù)測(cè)能力Q2。其中R2X=0.871，R2Y=1，Q2=0.999，這表明當(dāng)前PLS-DA模型解釋和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)能力較好(見圖6(A))。進(jìn)而對(duì)這兩組的PLS-DA進(jìn)行排列驗(yàn)證(n=200，即進(jìn)行200次排列實(shí)驗(yàn))，右邊的原始Q2、R2均高于左側(cè)對(duì)應(yīng)顏色的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，說明可根據(jù)VIP值篩選對(duì)照組與失水組代謝組間的差異代謝物(見圖6(B))。

(R2：模型對(duì)矩陣的解釋率，Q2：模型的預(yù)測(cè)能力。R2：The interpretation rate of the model to the matrix; Q2：The prediction ability of the model.)

2.5.2 復(fù)水組與失水組壇紫菜代謝組差異代謝物篩選結(jié)果 在復(fù)水組與失水組間按標(biāo)準(zhǔn)篩出50種差異代謝物，如圖7所示。在這50種差異代謝物中，有30種在復(fù)水組的含量高于失水組，為上調(diào)代謝物，主要包括包括兒茶素及其衍生物、黃酮、黃酮C、黃酮醇、類黃酮、脂肪酸、多種萜類、少量氨基酸衍生物、苯丙素類(綠原酸，白藜蘆醇)以及植物激素脫落酸；20個(gè)下調(diào)代謝物中主要包括甘油磷脂(溶血卵磷脂酰膽堿)、氨基酸、核苷酸及其衍生物、黃酮類、色胺、對(duì)香豆酰阿魏?？Х弱喚泛途S生素B2。統(tǒng)計(jì)學(xué)分析結(jié)果表明在這50種差異代謝物中有31種代謝物在復(fù)水組與失水組間存在顯著差異(P<0.05)。

圖7 壇紫菜復(fù)水組與失水組的差異代謝物火山圖Fig.7 Volcanic map of different metabolites between rehydration group and dehydration group of P. haitanensis

2.6 對(duì)照組與復(fù)水組壇紫菜代謝組差異分析

2.6.1 對(duì)照組與復(fù)水組壇紫菜代謝組數(shù)據(jù)PLS-DA分析 如圖8(A)所示，對(duì)照組與復(fù)水組的PLS-DA得分圖顯示組間明顯分離，且組內(nèi)明顯聚類，表明兩組代謝組間存在差異。其模型質(zhì)量參數(shù)為：具有2個(gè)主成分，R2X=0.669，R2Y=0.999，Q2=0.937，這表明當(dāng)前PLS-DA模型解釋和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)能力較好。進(jìn)而對(duì)這兩組的PLS-DA進(jìn)行排列驗(yàn)證(n=200，即進(jìn)行200次排列實(shí)驗(yàn))，如圖8(B)所示：右邊的原始Q2、R2均高于左側(cè)對(duì)應(yīng)顏色的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，說明可根據(jù)VIP值分析篩選對(duì)照組與復(fù)水組間的差異代謝物。

(R2：模型對(duì)矩陣的解釋率，Q2：模型的預(yù)測(cè)能力。R2：The interpretation rate of the model to the matrix; Q2：The prediction ability of the model.)

2.6.2 對(duì)照組與復(fù)水組壇紫菜代謝組差異代謝物篩選結(jié)果 如圖9所示，按標(biāo)準(zhǔn)在對(duì)照組與復(fù)水組間共篩選出42種差異代謝物。在這42種差異代謝物種，有31種代謝物在復(fù)水組的含量高于對(duì)照組，即上調(diào)代謝物，包括氨基酸類(丙氨酸、蛋氨酸、絲氨酸、甲硫氨酸等)和氨基酸衍生物、大量?jī)翰杷匮苌?兒茶素，表兒茶素等)、苯丙素類(對(duì)香豆?？崴帷⒕G原酸)、萜類、多種脂肪酸、黃酮/黃酮醇/類黃酮、甜菜堿和D(-)-蘇阿糖；11個(gè)下調(diào)代謝物主要包括黃酮、黃酮C/類黃酮、硫胺素、反式玉米素和錦葵色素-3-葡糖苷。統(tǒng)計(jì)學(xué)分析結(jié)果表明在這42種差異代謝物中有13種代謝物在復(fù)水組與失水組間存在顯著差異(P<0.05)。

2.7 差異代謝物KEGG 功能注釋及富集分析

KEGG對(duì)壇紫菜失水-復(fù)水過程中的差異代謝物的通路富集分析結(jié)果如圖10所示。在失水過程富集到3條代謝通路，分別是氨酰-tRNA生物合成、嘌呤代謝以及半胱氨酸和蛋氨酸代謝，這些通路可能與壇紫菜抗失水脅迫機(jī)制密切相關(guān)(見圖10(A))。圖10(B)表明與對(duì)照組相比，復(fù)水組中富集到5條代謝通路，分別是半胱氨酸和蛋氨酸代謝、甘氨酸/絲氨酸/蘇氨酸代謝、D-丙氨酸代謝、氨酰-tRNA生物合成以及ABC轉(zhuǎn)運(yùn)。圖10(C)表明壇紫菜在失水又到復(fù)水這個(gè)過程中，只富集到半胱氨酸和蛋氨酸代謝這一條代謝通路。

圖9 壇紫菜對(duì)照組與復(fù)水組的差異代謝物火山圖Fig.9 Volcanic map of different metabolites between control group and rehydration group of P. haitanensis

(①Aminoacyl-tRNA biosynthesis；②Purine metabolism；③Cysterne and methionine metabolism；④Clycine, serine and threonine metabolism；⑤D-Alanine metabolism；⑥.ABC transporters.A. 壇紫菜對(duì)照組與失水組；B壇紫菜對(duì)照組與復(fù)水組；C壇紫菜復(fù)水組與失水組；橫坐標(biāo)是對(duì)出現(xiàn)富集的通路的p-value取log2所得值。 A. Control group and dehydration group; B. Control group and rehydration group; C. Rehydration group and dehydration group；The abscissa is log2 for the p-value of the enriched pathway.)

3 討論

紫菜是一種生活在上潮間帶具有極強(qiáng)抗失水脅迫的大型紅藻，可以耐受重度失水，并在復(fù)水后迅速恢復(fù)生理活性，是研究潮間帶紅藻的模式物種。代謝物是生物化學(xué)活動(dòng)的直接標(biāo)志，而基于UPLC-MS/MS技術(shù)代謝組學(xué)具有高通量、高靈敏度以及定性定量準(zhǔn)確的優(yōu)勢(shì)，為快速準(zhǔn)確檢測(cè)海藻代謝組提供了技術(shù)保障。本研究是針對(duì)壇紫菜在失水-復(fù)水過程中代謝組的變化進(jìn)行的分析，有助于理解紅藻獨(dú)特的抗失水脅迫機(jī)制。

在本研究中，壇紫菜的失水組、復(fù)水組與對(duì)照組的代謝組間均有顯著差異。在壇紫菜經(jīng)歷失水-復(fù)水的過程中，細(xì)胞含水量發(fā)生劇烈變化，有多種代謝物明顯上調(diào)，積極響應(yīng)失水脅迫。黃酮類物質(zhì)具有很強(qiáng)的抗氧化能力。在小麥葉片中，類黃酮生物合成基因的表達(dá)和類黃酮在干旱脅迫下的積累提高了脅迫耐受性[26]。此外，具有自由基(如羥自由基、氧自由基)清除活性的類黃酮抑制了擬南芥干旱脅迫下的活性氧產(chǎn)生，提高了擬南芥的抗旱性[27]。在失水脅迫期間，壇紫菜中的黃酮類物質(zhì)的含量升高，暗示著黃酮類物質(zhì)也參與對(duì)失水脅迫的響應(yīng)。

在失水脅迫期間上調(diào)的壇紫菜代謝物中還有一些相容性溶質(zhì)，如脯氨酸、亮氨酸、甜菜堿等。以往有研究在各種耐旱植物中檢測(cè)到脯氨酸水平的增加[28-29]。轉(zhuǎn)錄水平上脯氨酸代謝的顯著變化證明脯氨酸積累是植物的應(yīng)激誘導(dǎo)和適應(yīng)性反應(yīng)[30]。在失水脅迫條件下，脯氨酸積累可能通過降低細(xì)胞質(zhì)滲透勢(shì)[31-32]以及充當(dāng)水的替代品來保護(hù)細(xì)胞結(jié)構(gòu)[33]。甜菜堿是常見的兩性離子季銨鹽化合物之一，在干旱條件下可作為滲透保護(hù)劑[34]。因此這類物質(zhì)在壇紫菜失水脅迫期間上調(diào)，原因可能是作為滲透壓調(diào)節(jié)劑，來維持細(xì)胞膨脹并穩(wěn)定細(xì)胞蛋白質(zhì)和結(jié)構(gòu)。

干旱脅迫會(huì)導(dǎo)致植物脂質(zhì)含量減少，比如引起細(xì)胞膜降解[35-36]、抑制脂質(zhì)生物合成[37-38]、導(dǎo)致脂肪的分解[39]及過氧化[40]。植物可能通過一些機(jī)制重新排列膜脂[41-42]來維持膜結(jié)構(gòu)和流動(dòng)性，抵抗脅迫損害。在壇紫菜失水脅迫期間，多種甘油磷脂成分發(fā)生上調(diào)，其中大多含有不飽和脂肪酸，這說明壇紫菜可以通過積極合成膜脂來響應(yīng)脅迫，增強(qiáng)失水脅迫期間細(xì)胞膜的流動(dòng)性，降低損傷。與失水時(shí)相比，在復(fù)水階段，壇紫菜中甘油磷脂的含量回落，基本恢復(fù)至對(duì)照組水平，說明復(fù)水階段壇紫菜生理得到恢復(fù)，并且再次通過改變膜脂成分含量來調(diào)整膜的流動(dòng)性，維持正常生理。

值得注意的是，在此次代謝組非靶向檢測(cè)中，發(fā)現(xiàn)了植物激素脫落酸、反式玉米素及水楊酰咖啡酸在壇紫菜失水-復(fù)水過程中的顯著變化，說明植物激素可能參與壇紫菜的失水脅迫。植物中不同組織器官中的ABA 濃度增加可以促進(jìn)氣孔關(guān)閉，減少蒸騰失水，與此同時(shí)加強(qiáng)根部吸水，提高植物抗旱力[43-44]。不過，與植物在響應(yīng)干旱脅迫時(shí)會(huì)積累ABA不同，壇紫菜中的ABA含量在失水脅迫后有所降低，這暗示壇紫菜這種潮間帶藻類具有獨(dú)特的不依賴于ABA的抗失水脅迫機(jī)制。后續(xù)研究可以采取靶向檢測(cè)方式測(cè)定壇紫菜失水脅迫過程中植物激素的變化，以探究植物激素響應(yīng)壇紫菜失水脅迫的機(jī)制。

本研究結(jié)果對(duì)認(rèn)識(shí)壇紫菜的代謝組、研究其重要的代謝通路、尋找壇紫菜失水過程中的標(biāo)記性代謝物提供了重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。后期可以結(jié)合轉(zhuǎn)錄組學(xué)、生理學(xué)等其他實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步互相驗(yàn)證和研究壇紫菜失水脅迫響應(yīng)機(jī)制。