磷胺霉素处理对丹参毛状根合成丹参酮类化合物的影响

使用萜类物质合成MEP途径中关键酶DXR的有效抑制剂磷胺霉素（100 μmol·L^-1）处理丹参毛状根,在处理后2,4,6,8,10,16,21 d收获毛状根,检测处理组和对照组毛状根中SmDXR基因的mRNA水平以及丹参酮类物质含量的变化情况。结果发现,随着磷胺霉素处理时间延长,丹参毛状根颜色与对照组相比明显变浅;毛状根中SmDXR基因的mRNA水平呈抛物线型变化,在处理后第6天达到最高值,随后逐渐降低;检测了4种丹参酮类化合物含量,其中丹参酮Ⅰ的含量变化不显著,而二氢丹参酮Ⅰ、隐丹参酮、丹参酮Ⅱ_A的含量随处理时间延长而逐渐降低,第21天时对照组毛状根中总丹参酮含量是处理组的5.63倍。上述结果表明,丹参DXR基因对于MEP途径丹参酮类化合物的积累具有重要作用,抑制SmDXR基因表达将对该途径次生代谢产物积累产生显著影响。     

丹参SmNAC1基因的克隆和生物信息学分析

为了研究丹参中特有的NAC转录子在丹参生长发育、激素调节和抗逆胁迫应答调节中的功能,对丹参NAC转录因子进行了克隆和分析。根据丹参毛状根cDNA文库中筛选到的NAC EST序列,克隆了丹参SmNAC1的cDNA全长序列。生物信息学分析显示基因的开放阅读框591 bp,编码166个氨基酸,相对分子质量21.66 kDa,等电点4.36 Genbank kF006346。SmNAC1蛋白的N-端具有保守的NAC_AB结构域,C-端高度变异。根据软件预测SmNAC1可能定位在细胞核。qRT-PCR分析YE+Ag⁺处理后SmNAC1在丹参毛状根中的表达变化,处理后2 h表达量上调至对照的1.5倍,4~12 h保持2倍的表达量,36 h时下降至对照水平以下,推测SmNAC1可能参与了丹参毛状根对YE+Ag⁺的胁迫应答调节。     

茉莉酸甲酯对丹参毛状根中丹参酮类成分积累和释放的影响

目的：研究茉莉酸甲酯(methy jasmonat,MJ)对丹参酮类成分的积累和向培养基中的释放的影响。方法：6-7V 悬浮振荡培养ATCC15834 农杆菌诱导的丹参毛状根培养18 d后,液体培养基中加入化学诱导子——茉莉酸甲酯,采用HPLC 的方法,测定MJ处理后不同时间段(2,6,9 d)丹参毛状根中隐丹参酮、丹参酮II_A 的含量以及其在培养基中的含量。结果：毛状根经MJ处理后2,6,9 d隐丹参酮的含量分别达0.039,0.204,0.572 mg·g^-1,分别是同时期未经MJ处理的2.2,8.5,23.8倍；丹参酮IIA的含量达0.251,0.601,1.563 mg·g^-1,分别是同时间期未经MJ处理丹参毛状根的1.9,4.1,6.2倍。结论：MJ能显著促进丹参毛状根中丹参酮类成分的积累并向培养基中释放。     

不同元素对丹参毛状根生长及丹参酮类成分积累的影响

目的:研究不同浓度大量、微量、有机元素对丹参毛状根生长量及丹参酮类成分积累的影响。方法:以6,7-V液体培养基为基本培养基,分别将其大量、微量和有机元素的含量设定为缺失(0)、1/8、1/4、1(对照)、4、8倍,取培养相同时间的毛状根测定其增长倍数,利用HPLC法测定二氢丹参酮、隐丹参酮、丹参酮Ⅰ、丹参酮Ⅱ_A的含量。结果:大量元素可显著影响丹参毛状根的生长和丹参酮类成分的积累,其中大量元素缺乏时可显著促进丹参酮类成分的积累,但其生长量受到明显抑制,而过量大量元素虽可在一定程度上提高生长量,但丹参酮类成分并无显著增长;微量元素和有机元素的改变对毛状根的生长和丹参酮类成分的积累无显著影响。结论:大量元素是影响丹参毛状根生长和丹参酮类成分积累的主要因素,大量元素缺乏(逆境)可显著促进丹参酮类成分积累,为毛状根培养及不同品质丹参形成机理研究提供了一定的基础。     

生物与非生物诱导子协同作用对丹参毛状根培养生产丹参酮的影响

目的:考察生物诱导子yeast extract和不同非生物诱导子(Ag⁺,Co²⁺,α-氨基异丁酸)协同作用对丹参毛状根培养生产丹参酮的影响。方法:在丹参毛状根培养基中添加不同诱导子及诱导子组合,利用高效液相色谱法检测3种主要丹参酮(隐丹参酮、丹参酮Ⅰ和丹参酮ⅡA)的含量。结果:yeast extract与各非生物诱导子在不同浓度下的组合对丹参酮Ⅰ和丹参酮ⅡA都发挥了较好的协同诱导作用,而对隐丹参酮的协同诱导效果不显著。其中,yeast extract和Ag+(300μmol.L^-1)协同作用获得了最高的丹参酮Ⅰ产量,是对照组含量的13.9倍,诱导协同作用系数为3.0。yeast extract和Co²⁺(100μmol.L^-1)协同作用获得了最高的丹参酮ⅡA产量,是对照组含量的14.5倍,协同作用系数为2.1。yeast extract和α-氨基异丁酸(200μmol.L^-1)的组合是唯一一个比单个诱导子更有效地提高了隐丹参酮产量的组合,隐丹参酮的产量达到1.28 mg.g^-1,是对照组含量的30.3倍,诱导协同作用系数为1.3。结论:利用生物诱导子yeast extract和不同的非生物诱导子进行协同作用,其诱导效果比单独使用某一种诱导子的诱导效果更好,这种相互作用可以更有效地促进次生代谢产物的合成。     

稀土元素镧对丹参活性物质积累及其合成途径中酶基因表达的影响

该文研究了镧对丹参毛状根中活性物质积累及其合成途径中酶基因表达的影响,为揭示土壤因子镧影响丹参药材品质形成的环境机制奠定基础。采用HPLC测定丹参毛状根中活性物质含量;采用Tiangen多糖多酚植物总RNA提取试剂盒提取RNA,采用Takara反转录试剂盒合成c DNA,采用PCR荧光定量试剂盒进行实时定量分析,采用SPSS软件进行数据分析。结果显示镧处理对丹参毛状根内丹参酮类和酚酸类的积累表现出显著的促进效应,处理后9 d其酚酸类成分含量达到峰值,丹参酮类成分含量随处理时间的延长而增加(15 d内);镧处理后丹参体内活性物质积累的峰值时间相对滞后于酶基因表达的峰值时期,FPPS,TAT,HPPR 3个酶基因与丹参酮ⅡA、迷迭香酸和丹酚酸B含量变化趋势相似,暗示FPPS,TAT,HPPR 3个酶基因在镧诱导的丹参活性物质积累中发挥重要作用。     

诱导子对丹参毛状根酚酸类和丹参酮类成分积累的影响

目的:考察生物诱导子真菌菌丝提取物和非生物诱导子茉莉酸甲酯及二者协同作用对丹参毛状根酚酸类和丹参酮类成分积累的综合性影响.方法:在继代培养21 d的丹参毛状根中添加不同的诱导子及诱导子组合,分别测定不同收获期毛状根的生长量和两大类成分的积累量.结果:3种处理均显著抑制了丹参毛状根的生长,促进了隐丹参酮和二氢丹参酮Ⅰ的积累,但对酚酸类成分的积累却有不同的作用,茉莉酸甲酯可以促进酚酸类成分的积累,真菌诱导子在一定程度上抑制了酚酸类成分的积累.结论:真菌诱导子和茉莉酸甲酯以及二者协同作用对丹参毛状根不同成分的积累具有不同的影响,3种处理条件下水溶性成分的积累和脂溶性成分的积累基本不存在关联性.     

赤霉素及其合成抑制剂对丹参酮类活性物质含量的影响

目的研究赤霉素及其合成抑制剂对丹参毛状根中丹参酮类活性物质含量的影响.方法分别将不同浓度的赤霉素和多效唑加入到丹参毛状根的液体培养基中,培养25 d后对毛状根中的隐丹参酮、丹参酮Ⅰ和丹参酮Ⅱ.含量进行测定.结果赤霉素可以促进丹参毛状根中丹参酮类活性物质的积累,而多效唑则抑制了它们的积累.结论推测多效唑是丹参毛状根中丹参酮ⅡA等化合物的合成抑制剂,且赤霉素可以作为一种有效的丹参酮类活性成分的诱导子.     

生物和非生物诱导子对丹参毛状根培养生产丹参酮的影响

目的比较几种生物诱导子〔酵母提取物(yeast ex tract)、寡半乳糖醛酸(o ligoga lacturon ides)、真菌诱导子(funga l e lic itor)〕和非生物诱导子(A g 、Co2 和α-氨基异丁酸)对丹参毛状根培养生产丹参酮的影响。方法高效液相色谱法测定3种丹参酮。结果生物诱导子一般都能有效地提高丹参酮的产量,不同诱导子的诱导效果之间存在差别。最高的丹参酮产量由100μg/mL的真菌诱导子获得,是对照组产量(0.42 m g/g)的4.7倍。非生物诱导子对丹参酮的诱导能力相对生物诱导子较差,其中50μm o l/L Co2 获得了最高的丹参酮产量(1.75 m g/g),是对照组产量的4.1倍。生物诱导子和非生物诱导子表现出了一定的诱导选择性。所有的生物诱导子都显著提高了隐丹参酮的量而所有的非生物诱导子都选择性地提高了丹参酮Ⅰ的量。并且在大部分情况下,添加的诱导子都没有对丹参毛状根的生长造成明显的抑制作用。结论在丹参毛状根培养中添加不同的生物和非生物诱导子都可以选择性地提高丹参酮的积累,并且不影响毛状根的生长。     

不同氮源对丹参和藏丹参毛状根有效成分积累的影响

目的氮素是中药材有效成分积累的重要影响元素,为探讨不同氮源对丹参Salviamiltiorrhiza和藏丹参Salvia castanea毛状根生长和活性成分积累的影响。方法分别采用硝酸铵、水解乳蛋白、蛋白胨、牛肉浸膏、酪蛋白和酵母提取物6种氮源处理对丹参和藏丹参毛状根的影响,分析毛状根生长及活性成分积累的变化。结果硝酸铵最有利于2种丹参毛状根的生长。水解乳蛋白能够显著促进丹酚酸类成分的积累,与硝酸铵对照相比,丹参迷迭香酸和丹酚酸B含量分别提高了2.94倍和3.27倍,藏丹参二者含量分别提高了13.74倍和2.01倍。酵母提取物对2种丹参毛状根二氢丹参酮Ι和隐丹参酮积累的促进效果最为显著,水解乳蛋白能显著促进丹参根中丹参酮IIA的积累,牛肉浸膏则对藏丹参中丹参酮IIA积累的促进作用最为显著。结论硝酸铵是2种丹参毛状根生长的最佳氮源,水解乳蛋白是丹酚酸积累的最佳氮源,不同氮源对4种丹参酮的影响不一致,丹参和藏丹参对不同氮源的响应也不一致。该研究不仅对丹参毛状根规模化培养及活性成分工业化生产具有一定指导意义,也对藏丹参资源的开发利用提供了借鉴作用。     

丹参毛状根的诱导及培养条件的优化

为了建立丹参毛状根的诱导方法及液体培养体系,以发根农杆菌A4,LBA9402,15834为试验菌株分别侵染丹参无菌苗叶片,诱导丹参毛状根,PCR扩增筛选阳性株系,HPLC测定丹酚酸含量并在此基础上进一步优化毛状根的液体培养条件。结果显示：3种发根农杆菌A4,LBA9402,15834均诱导出丹参毛状根,经PCR鉴定证明其Ri质粒T-DNA均已整合到丹参基因组中,其中发根农杆菌LBA9402和A4诱导的丹参毛状根丹酚酸含量较高,质量分数分别为（3.27±0.37）%,（3.17±0.20）%;由发根农杆菌LBA9402诱导MSOH液体培养基培养的丹参毛状根丹酚酸含量较高,质量分数为（4.56±0.36）%;由发根农杆菌LBA9402诱导,pH为4.81的MSOH液体培养基培养的丹参毛状根丹酚酸含量最高可达4.85%。因此,以发根农杆菌LBA9402和A4诱导的丹参毛状根在pH为4.81的MSOH液体培养基中培养的丹酚酸含量较高。为进一步利用基因工程技术改良中药丹参的品质奠定了基础。     

丹参转基因毛状根离体培养体系的建立及分析

目的:建立起丹参的转基因毛状根诱导及离体培养体系。方法:考察了不同外植体、不同农杆菌侵染时间和共培养时间诱导丹参毛状根的效率,共培养外植体用400 g.L-1Cef水除菌5 min,接种在MS+400 g.L-1Cef+2.5 g.L-1Hyg的固体培养基上,完全除菌后转接入6,7-V+2.5 g.L-1Hyg液体培养基继代培养,GFP荧光检测阳性毛状根,PCR检测农杆菌特征基因rolC,并测定不同生长时期的毛状根干重和二氢丹参酮I的积累。结果:用丹参叶片基部诱导毛状根,成功率可达到93.3%;农杆菌侵染10 min诱导效率最高为63.3%;共培养2～3 d诱导效果最好;PCR结合GFP荧光检测的方法鉴定阳性转基因材料具有较高的可信性;丹参毛状根生物量变化与次生代谢物积累之间有着紧密联系。结论:成功建立起丹参转基因毛状根离体培养体系,为进一步的基因工程应用打下基础。     

一个新的丹参3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶3基因的克隆及其表达分析

目的:对丹参3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(3-hydroxy-3methylglutary CoA reductase,HMGR3)基因的cDNA克隆并进行序列分析。方法:利用丹参转录组文库克隆一种新的丹参次生代谢途径上的功能基因;利用BLAST进行序列比对,ORF Finder寻找开放阅读框,Clustal W比对丹参中已有的3条HMGR的氨基酸序列,构建系统进化树,QRT-PCR检测丹参HMGR3基因在根、茎、叶中的mRNA水平,并检测Ag+诱导子诱导后丹参毛状根中该基因的转录水平。结果:克隆得到一个新的丹参HMGR3基因,该基因ORF全长1 692 bp,编码563个氨基酸,具有HMGR基因家族的特征序列,与SmHMGR1和SmH-MGR2分别具有75.04%,80.64%的同源性,QRT-PCR分析表明该基因在丹参根茎叶中均有表达,在叶中表达量最高,Ag+诱导24 h时mRNA水平达到最高值。结论:首次克隆得到了1条新的丹参HMGR家族基因SmHMGR3,这一结果为进一步研究丹参次生代谢途径提供了新的思路和靶点。     

丹参2-C-甲基-D-赤藓糖醇2,4-环焦磷酸合成酶(SmMCS)基因全长克隆及其生物信息学分析

目的:从丹参毛状根中克隆2-C-甲基-D-赤藓糖醇2,4-环焦磷酸合成酶(SmMCS)全长基因,并进行生物信息学分析.方法:根据丹参转录组数据提供的基因片段设计特异引物,采用RACE方法克隆SmMCS全长cDNA,并对SmMCS进行蛋白结构预测、序列多重比对和构建进化树等分析;同时采用实时定量PCR检测Ag+诱导子诱导丹参毛状根不同时期的SmMCS基因转录水平.结果:克隆的SmMCS全长cDNA由988个核苷酸组成,具有完整编码框,编码234个氨基酸,蛋白相对分子质量约24.6 kDa,等电点pI 8.53;实时定量PCR结果表明该基因受Ag+诱导后表达水平在12 h时急剧上升并达到最高值.结论:从丹参毛状根中克降得到一条SmMCS全长cDNA,为进一步研究丹参酮类成分的生物合成和萜类次生代谢提供靶基因.     

丹参类贝壳杉烯氧化酶(SmKOL)基因全长克隆及其生物信息学分析

根据丹参转录组数据提供的基因片段设计特异引物,采用RACE方法克隆类贝壳杉烯氧化酶(Sm KOL)全长c DNA,并进行生物信息学分析;采用实时定量PCR检测茉莉酸甲酯(Me JA)诱导丹参毛状根不同时期的Sm KOL表达水平。克隆得到的Sm KOL全长c DNA由1 884个核苷酸组成,具有完整编码框,编码519个氨基酸,蛋白相对分子质量约为58.88 k Da,等电点p I 7.62;实时定量PCR结果表明该基因受Me JA诱导后,表达水平在36 h时达到最大值。从丹参毛状根中克隆得到1条Sm KOL全长c DNA,为进一步研究该基因的功能和丹参次生代谢调控机制提供了靶基因。     

丹参枯萎病及其病原菌的研究

丹参是世界公认的治疗心脑血管病的首选药物,栽培丹参枯萎病发生严重,严重影响栽培丹参产量和质量。针对上述问题,采用形态学和病原学实验手段对从发生枯萎病丹参植株茎和根中分离得到的病原菌进行鉴定,同时根据ITS序列采用PCR的方法进行进一步确定。结果表明丹参枯萎病多发生7—8月高温、多雨季节,栽培一年丹参枯萎病的发生率为10%左右,而栽培三年或者三茬丹参枯萎病的发生率达到了60%~70%。枯萎病会引起丹参根腐,因此生产上易误认为根腐病。形态学鉴定结果表明该病原菌为尖孢镰刀菌,ITS序列也表明其与黄瓜枯萎病菌的ITS序列同源性为99%。因此,作者认为引起丹参枯萎病的病原菌为尖孢镰刀菌。     

ABA及其生物合成抑制剂对丹参毛状根酚酸类成分和关键酶的影响

目的:研究脱落酸(ABA)及其生物合成抑制剂氟啶酮(fluridone),对丹参毛状根酚酸类成分和关键酶的影响。方法:继代培养18 d的丹参毛状根添加不同浓度的ABA及ABA与氟啶酮组合,处理1 d后测定关键酶PAL和TAT活性;处理6 d后测定不同处理的丹参毛状根中酚酸类物质的含量。结果:在一定浓度范围内,低浓度的ABA促进丹参毛状根的生长,高浓度的ABA抑制丹参毛状根的生长;ABA显著促进酚酸类物质的积累,对咖啡酸的诱导表现出正相关,但是迷迭香酸和丹酚酸B的效果,表现出在低浓度效果较好,随浓度增大,诱导效果降低,直到ABA浓度至200μmol.L-1,含量开始上升;当ABA与氟啶酮组合处理时,氟啶酮抑制ABA对丹参毛状根酚酸类的积累,但是有差异;不同浓度的ABA会不同程度的提高PAL和TAT酶的活性,添加ABA生物合成抑制剂,酶活性诱导效果降低。结论:ABA能诱导丹参毛状根中酚酸类化合物积累,同时也能激活合成相关酶的活性;ABA生物合成抑制剂氟啶酮不同程度抑制ABA的诱导效果。