一、导读

镁是茶树生长所必需的元素之一。我们研究了不同镁浓度处理下茶叶代谢产物、光合作用荧光参数和品质指标的变化。结果表明，不同镁浓度下茶叶代谢产物的数量和总量没有显著差异。火山图分析结果表明，随着镁浓度的增加，茶叶中235种代谢物的含量呈上升趋势，243种代谢物的含量呈下降趋势。OPLS-DA模型和气泡图的联合分析结果表明，在不同的镁浓度下，我们共筛选出45种特征代谢物。随着镁浓度的增加，有24种特征代谢物的含量呈上升趋势，21种特征代谢物的含量呈下降趋势。KEEG途径富集结果表明，24种呈上升趋势的特征代谢物，显著富集于糖代谢、核酸代谢和维生素代谢；21种呈下降趋势的特征代谢物，富集于植物次生代谢产物、苯丙烷生物合成、萜类化合物生物合成、生物碱合成和代谢、氨基酸合成和代谢。由此可见，镁调控有利于提高茶树的光合作用能力，改善茶树体内碳水化合物的积累和代谢，从而促进茶树的生长，但不利于茶树次生代谢产物和与茶叶品质有关的氨基酸的合成。茶树光合作用荧光参数和品质指标的测定结果证实了代谢组学的结论。本研究为茶园施镁调控茶树生长和品质提供了参考。

二、实验设计

三、实验结果

1、镁调控下茶叶的代谢组学分析

镁是植物生长所必需的元素之一，在植物生长中起着重要的调节作用。镁对植物生长过程的调控可以改变植物的生理机制，影响植物的生理代谢，进而导致其代谢产物的变化。本研究采用超高效液相色谱-串联质谱仪(UPLC-ESI-MS/MS)测定了不同镁浓度处理下茶叶中代谢产物的变化，结果表明(图1A)：在所有茶叶中共鉴定出1240种代谢物，不同镁浓度处理下的茶叶中代谢物总含量没有显著差异。茶叶代谢物的主成分分析结果显示(图1B)，两个主成分可以将3组样品进行区分，其中主成分1和主成分2的贡献率分别为26.9%和19.3%，总贡献率为46.2%。我们对1240种茶叶代谢物进行分类分析，其中初级分类可分为12类，次级分类可分为46类。初级分类的主成分分析结果显示(图1C)，两个主成分可以区分3组样本，其中主成分1和主成分2的贡献率分别为36.4%和23.7%，总体贡献率为61.1%。分析表明，M1 (镁浓度0 mol/L,对照)位于主成分2的上部，M3 (镁浓度0.8 mol/L)位于主成分2的下部，M2 (镁浓度0.4 mol/L)位于中间原点位置。次级分类的主成分分析结果显示(图1D)，两个主成分可以区分3组样本，其中主成分1和主成分2的贡献率分别为28.0%和21.6%，总体贡献率为49.6%，分析发现，与初级分类的主成分分析结果相似，次级分类中，M1仍然位于主成分2的上部，M3位于主成分2的下部，M2处于中间原点位置。由此可见，经不同浓度的镁处理后，茶叶中的代谢物总量和含量虽然没有显著差异，但不同代谢物之间可能存在显著差异。

在此基础上，我们进一步分析了不同镁浓度处理后茶叶中初生和次生代谢产物分类的变化。初级分类结果显示(图1E)随着镁浓度的增加，生物碱类、木脂素和香豆素类、酚酸类含量呈下降趋势，类黄酮、脂类和萜类含量呈先升后降的趋势，氨基酸及其衍生物、核苷酸及其衍生物、有机酸类、醌类和单宁类的含量呈先降后升的趋势，其余成分呈上升趋势。次级分类结果表明(图1F)随着镁浓度的增加，生物碱类、香豆素类、二萜类、酚胺类、酚酸类、二苯乙烯类含量呈下降趋势，而benzylphenylethylamine 生物碱类、查尔酮类、黄烷醇类、黄烷酮类、黄醇类、黄酮醇类、游离脂肪酸类、内酯类、木脂素类、溶血磷脂酰乙醇胺(LPE)、倍半萜类、鞘脂类、单宁类、三萜类、