低磷胁迫下盾叶薯蓣中甾体皂苷生物合成关键酶基因的筛选及鉴定北大核心CSCD

为了探讨低磷胁迫下盾叶薯蓣甾体皂苷生物合成关键酶基因的响应特征,该研究设置重度磷胁迫组、中度磷胁迫组与正常磷组3种处理,利用盆栽方式模拟盾叶薯蓣的低磷胁迫实验。分别在胁迫初期、胁迫中期、胁迫后期采取盾叶薯蓣植株,利用分光光度法测定盾叶薯蓣不同组织部位的甾体总皂苷含量,确定对低磷胁迫响应的关键时期,并利用BGI 500测序平台获得响应低磷胁迫关键时期盾叶薯蓣样本的转录本信息,构建转录组数据库,分析盾叶薯蓣甾体皂苷生物合成途径催化酶基因的表达量与甾体总皂苷含量的相关性,筛选甾体皂苷生物合成途径中响应低磷胁迫的催化酶基因,并利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析其表达模式。结果发现,低磷胁迫后盾叶薯蓣各组织部位甾体总皂苷含量具有明显的组织特异性,胁迫初期为盾叶薯蓣响应低磷胁迫的关键时期;转录组测序共获得了101593个unigene,有77.35%在NT、NR、SwissProt、KOG、GO、KEGG等数据库中得到注释;根据甾体皂苷的生物合成途径,鉴定了其已知甾体皂苷生物合成途径关键酶基因的256个转录本,将其表达量FKRM与总甾体皂苷含量做相关性分析,发现编码18个催化酶的69个转录本的表达量与甾体总皂苷的含量呈显著相关性;qRT-PCR分析表明,低磷胁迫下几个关键的催化酶基因在4个部位中呈现不同的表达模式。因此,低磷胁迫下盾叶薯蓣中甾体总皂苷含量及调控甾体皂苷生物合成关键酶基因的表达均发生变化,该研究为阐明盾叶薯蓣甾体皂苷成分生物合成响应低磷胁迫的分子机制提供一定的生物学信息。     

盾叶薯蓣转录组分析及其皂苷元生物合成关键酶基因的挖掘

目的分析比较盾叶薯蓣根茎与叶片的转录组,挖掘与盾叶薯蓣中皂苷元生物合成途径相关的关键酶基因。方法利用Illumina Hi Seq2000高通量测序技术对盾叶薯蓣根茎与叶片进行转录组测序,对测序结果进行注释分析;并结合根茎与叶片中皂苷元的含量测定结果,挖掘与盾叶薯蓣中皂苷元生物合成途径相关的关键酶基因;最后利用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)技术对部分候选基因的表达模式进行分析。结果共获得了81 660个Unigene,有64.33%在NT、NR、Swiss-Prot、KOG、GO、KEGG数据库中得到注释;根据其表达量与代谢通路分析筛选出29种共227个可能参与盾叶薯蓣中皂苷元生物合成途径的催化酶基因,部分催化酶基因的表达模式与皂苷元含量具有一定相关性;并发现5个盾叶薯蓣内生菌基因。结论研究初步获得了盾叶薯蓣中参与皂苷元生物合成的候选关键酶基因,部分候选酶基因可能参与盾叶薯蓣中皂苷类成分的后修饰过程,并发现盾叶薯蓣根茎中内生菌可能参与其皂苷元的生物合成,为进一步阐明盾叶薯蓣中皂苷元生物合成的分子机制奠定基础。     

人参15个组织器官中皂苷量与6种人参皂苷生物合成基因表达的相关性研究

以四年生红果期吉林人参的15个组织器官为材料,利用HPLC和香草醛-硫酸比色法分别测定15个组织器官中6种单体皂苷(人参皂苷Rg₁,Re,Rb₁,Rc,Rb₂,Rd)和总皂苷含量;同时,利用实时荧光定量PCR测定15个组织器官中法尼基焦磷酸合成酶(farnesyl pyrophosphate synthase,FPS)、鲨烯合成酶(squalene synthase,SQS)、鲨烯环氧酶(squalene epoxidase,SQE)、氧化鲨烯环化酶(oxidized squalene cyclase,OSC)、β-香树脂合成酶(β-amyrin synthase,β-AS)和细胞色素P450超家族(cytochrome P450 family,P450)基因的相对表达量。研究试图通过相关性分析,获得吉林人参15个组织器官中人参皂苷含量与生物合成途径相关酶基因表达量之间相关关系。结果表明,6种单体皂苷含量之间具有线性正相关的协同增减趋势,而单体皂苷含量与总皂苷含量之间具有相关性极显著(P<0.01)的正相关关系;总皂苷含量与人参中SQS,OSC,β-AS,SQE,P450,FPS基因之间的相关性极显著(P<0.01),单体皂苷含量与6种酶基因之间相关性各不相同。说明这6种参与人参皂苷生物合成酶基因调控人参总皂苷与单体皂苷的生物合成,它们在人参不同组织器官中的表达呈现协同增减趋势,并以集群协调表达的方式来调控人参皂苷生物合成。     

茉莉酸甲酯调控下人参发状根皂苷合成相关基因表达的研究

通过外源添加茉莉酸甲酯(MeJA),研究其调控液体培养条件下人参发状根中皂苷生物合成途径相关酶基因在诱导子作用时表达情况。以四年生吉林人参主根诱导的人参发状根无性系为材料,利用香草醛-硫酸比色法测定MeJA处理前后人参发状根的总皂苷含量;同时,利用荧光实时定量PCR测定MeJA处理前后人参发状根中鲨烯合成酶(squalene synthase,SQS)、鲨烯环氧酶(squalene epoxidase,SQE)、氧化鲨烯环化酶(oxidized squalene cyclase,OSC)、达玛烷二醇合成酶(dammarenediol synthase,DS)、β-香树脂合成酶(β-amyrin synthase,β-AS)和环阿屯醇合成酶(cycloartenol synthase,CAS)基因的相对表达量。结果表明:获得MeJA添加到人参发状根中最佳添加浓度为6×10~(-4)μmol·L~(-1)、添加时间为22 d、作用时间为5 d;MeJA的添加可以提高人参发状根中过氧化物酶(PPD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(PPD)的酶活性;经过MeJA处理后人参发状根中人参皂苷生物合成途径的SQS,SQE,OSC,DS,β-AS基因的表达变化均有显著提高,然而CAS基因的表达变化不显著。因此说明在添加MeJA处理后,皂苷生物合成途径中SQS,SQE,OSC,DS,β-AS基因表达情况与PPD,CAT,PPO的酶活性的变化趋势也相一致。     

海拔高度对蒙古黄芪主要药效成分积累及其关键酶基因表达量影响研究

目的研究不同海拔高度与蒙古黄芪Astragalus membranaceus var. mongholicus主要药效成分含量及其关键酶基因表达量之间的关系。方法采用HPLC法检测黄芪根中黄芪甲苷与毛蕊异黄酮葡萄糖苷的含量,采用实时荧光定量PCR法检测黄芪甲苷生物合成过程中关键酶基因乙酰辅酶A乙酰基转移酶[AACT,acetoacetyl-co zymeA (CoA)thiolase]、3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A合酶(HMG-CoAsynthase, HMGS)、 3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶[3-hydroxy-3-methylglutarylcoenzymeA(HMG-Co A)reductase,HMGR]、异戊二烯焦磷酸异构酶(iso-pentenyldiphosphateisomerase,IDI)、法尼基焦磷酸合酶(farnesyldiphosphatesynthase,FPS)、鲨烯合酶(squalenesynthase,SS)、鲨烯环氧酶(squaleneepoxidase,SE)、环阿尔庭烷合酶(cycloartenolsynthase,CAS)基因的表达量。结果 4个样地中样地HQ-2(内蒙呼和浩特可可以力更镇)中黄芪甲苷含量、毛蕊异黄酮葡萄糖苷含量及总皂苷含量普遍高于其他样地;相关性分析表明,海拔高度对黄芪总皂苷合成的影响较大,IDI、SE和SS基因在黄芪总皂苷的合成过程中起主要作用,海拔高度有利于IDI、SE和SS基因的表达,海拔高度对黄芪皂苷合成途径中关键酶基因具有一定的调控作用。结论在处于海拔1730m左右的地区种植蒙古黄芪有利于其药效成分的积累。     

药用植物鲨烯环氧酶基因研究进展

鲨烯环氧酶在角鲨烯合成2,3-氧化鲨烯的过程中起催化作用,继而影响以2,3-氧化鲨烯为前体的三萜皂苷、甾体皂苷等药用植物次生代谢产物的生物合成。鲨烯环氧酶被认为是萜类、甾醇类物质生物合成途径中的关键酶,已在多种药用植物中被广泛研究。概述鲨烯环氧酶基因的克隆提取材料与生物信息学分析、组织特异性与茉莉酸甲酯（MeJA）诱导调控、亚细胞定位、基因功能分析几个方面的研究进展。     

青蒿素生物合成途径基因组织表达分析与青蒿素积累研究

目的:研究青蒿根、茎、叶和花中与青蒿素合成相关基因的相对表达量,建立相关基因表达量与青蒿素积累的关系,为发现青蒿素生物合成中起主要作用的基因奠定基础。方法:采用qRT-PCR技术对不同组织中青蒿素合成途径涉及到的7个功能基因(HMGR,DXR,FPS,ADS,CYP71AV1,CPR,AAR)的表达水平进行分析,同时测定对应组织中青蒿素含量。结果:青蒿素生物合成上游途径涉及到的3个关键酶基因HMGR,DXR,FPS在花中的表达量最高;青蒿素生物合成特有途径涉及到的4个基因功能在根、茎、叶和花中均有表达;ADS表达量在叶中最高,其次为花,在茎中表达量最低;CYP71AV1表达量在花中最高,在叶中最低;CPR的最高表达量也出现在叶中;而AAR在各个组织中表达量相对而言都较低。青蒿素质量分数在叶中最高(0.343 mg.g-1),花中次之(0.152 mg.g-1),在根(0.062 mg.g-1)和茎(0.060 mg.g-1)中含量很低。结论:在青蒿素生物合成中,上游途径包括MVA和MEP途径在花中的代谢更加活跃,花可能是青蒿素前体合成的主要部位,其中来自于MEP途径的DXR对于青蒿素积累具有较大贡献;在青蒿素生物合成下游途径的4个功能基因中,ADS在各组织中的表达量与青蒿素含量完全一致,表现为正相关,表明ADS在青蒿素合成中起到重要作用,是该途径遗传改造的重要靶点。青蒿中各基因在不同组织中不是均一表达,而是有选择性的协同表达。     

低温胁迫对人参皂苷生物合成途径基因家族表达特性的影响研究

目的研究低温胁迫对人参皂苷生物合成途径的3个基因家族3-羟基-3-甲基戊二酰CoA还原酶(PgHMGR)、鲨烯合酶(PgSS)、鲨烯环氧酶(PgSE)的影响,探讨各个家族成员响应低温的机制,并推测出响应低温的关键家族基因。方法将3周大的新鲜人参愈伤组织放置在5℃的冰箱中,分别在0、0.5、1、2、3 d后进行取样,分别记作CK、D1、D2、D3、D4,进行RNA提取和反转录实验,实时荧光定量PCR检测低温胁迫处理下不同基因的表达量。结果 PgHMGR1的表达量在D3时期达到对照组的1.3倍,PgHMGR2的表达量在D1时期达到峰值,为对照组的3.8倍;PgSS1的表达量在D3时期达到对照组的1.7倍;PgSE1和PgSE2的表达量均在D1时期分别达到对照组的6.9倍和6倍。其他家族基因(PgHMGR3、PgSS2、PgSE3)的表达量均无显著性变化。结论人参皂苷生物合成途径各个基因家族积极响应低温胁迫处理,推测PgHMGR1、PgHMGR2、PgSS1、PgSE1和PgSE2是人参愈伤组织响应低温胁迫时的关键家族基因。     

西洋参不同组织部位中皂苷生物合成相关基因的表达研究

通过皂苷含量与基因表达量之间相关性分析,获得西洋参中不同组织部位皂苷含量与人参皂苷生物合成相关基因表达之间联系。以四年生红果期西洋参的14个组织部位为材料,利用高效液相法和香草醛-硫酸比色法测定西洋参样本中6种单体皂苷（人参皂苷Rg1,Re,Rb1,Rc,Rb2,Rd）,分组皂苷和总皂苷含量;同时,利用实时荧光定量PCR法检测西洋参不同组织部位中7种（SQS,OSC,DS,β-AS,SQE,P450,FPS）人参皂苷生物合成相关基因的表达量。在西洋参中7种人参皂苷生物合成相关酶基因虽然参与人参皂苷合成,但是β-AS和P450基因的表达对单体皂苷,分组皂苷及总皂苷含量影响不显著;FPS,SQS,OSC,DS和SQE这5种基因表达对单体皂苷Re,Rg1,Rb1,Rd,分组皂苷PPD和PPT,单体总皂苷TMS和总皂苷TS含量影响显著或者极显著（P〈0.05或P〈0.01）。西洋参中部分单体皂苷,分组皂苷以及总皂苷的生物合成受着皂苷合成途径多种酶基因相互作用影响,生物合成途径中关键酶基因表达差异决定了西洋参中不同组织部位皂苷含量。因此,该研究通过相关性分析进一步明确了FPS,SQS,OSC,DS和SQE这5种酶基因是控制西洋参中皂苷合成的关键酶,它们通过集群协同表达互作的方式调控西洋参中人参皂苷的生物合成。     

三七总皂苷生物合成的关键酶及其调控研究进展

三七总皂苷(Panax notoginseng saponins,PNS)属于达玛烷型三萜皂苷,是中国传统珍贵药材三七的主要活性成分。三七总皂苷对中枢神经系统、心脑血管系统和免疫系统具有较好的保护作用,并被广泛地用于衰老、肿瘤等疾病的治疗。对三七总皂苷生物合成中的关键酶如法呢基焦磷酸合酶(FPS)、鲨烯合成酶(SS)、鲨烯氧化酶(SE)、达玛烯二醇合成酶(DS)、环阿屯醇合成酶(CAS)、P450单加氧酶(CYP450)和糖基转移酶(GT)等在催化机制、基因克隆、转录水平的表达调控及其表达模式和表达组织和器官的特异性方面的研究进展进行综述,并首次总结了多态性和环境胁迫等在三七皂苷生物合成的基因表达调控中的作用,为应用代谢工程人工合成PNS提供依据。     

基于代谢组学及转录组学研究灰毡毛忍冬不同品种黄酮类成分差异积累的转录调控机制

为探究湘蕾型和野生型灰毡毛忍冬黄酮类成分差异积累的分子调控机制,该研究以灰毡毛忍冬2个品种花、茎和叶为材料,采用超高效液相色谱-质谱联用(UPLC-MS)技术和高通量转录组测序(RNA-seq)技术进行代谢组学和转录组学联合分析,筛选黄酮类差异代谢物、关键差异表达基因及相应转录因子,并随机挑选其中14条差异表达基因进行qRT-PCR验证。结果表明,代谢组学分析共筛选出黄酮类化合物生物合成相关途径差异代谢物17个,包括柚皮苷查尔酮、芹菜素、槲皮苷等;转录组学分析共筛选出黄酮类化合物生物合成相关途径差异表达基因19条,包括2条CHS、3条CHI等;调控网络分析和加权基因共表达网络分析(WGCNA)筛选出调节黄酮类成分积累的关键酶基因CHS1、FLS1和HCT;同时发现MYB12和LBD4这2个转录因子可能通过调控关键酶基因CHS1、FLS1和HCT的表达来调控黄酮类成分的生物合成;qRT-PCR结果显示,随机选取的14个差异表达基因的表达模式与RNA-seq结果基本一致。该研究初步解析了2个品种灰毡毛忍冬黄酮类成分差异积累的转录调控机制,为进一步阐明其中关键酶基因及相应转录因子对灰毡毛忍冬...     

药用植物甾体皂苷生物合成途径研究进展

甾体皂苷是药用植物中普遍存在的一类功效物质,由糖基和甾体皂苷元缩合而成,甾体皂苷的生物合成途径主要包括细胞质甲羟戊酸(MVA)途径和质体2-C-甲基-D-赤藓醇-4-磷酸(MEP)两条途径,并以MVA途径为主。在生物合成途径中涉及一系列关键酶,包括3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGR),1-脱氧-木酮糖-5-磷酸合酶(DXS),1-脱氧-木酮糖-5-磷酸还原异构酶(DXR),法尼基焦磷酸合酶(FPS),鲨烯合酶(SS),鲨烯环氧酶(SE),环阿屯醇合酶(CAS),细胞色素P450酶(CYP450),糖基转移酶(SGTase)等。在综合前人研究的基础上,该文对甾体皂苷生物合成途径路线图进行了补充和细化,而对近5年来有关药用植物甾体皂苷生物合成关键酶(基因)生物学信息研究报道整理发现,药用植物中HMGR,SS,CYP450,UGT基因研究相对较多,而对FPS,SE,CAS的报道则较少。整体来看,目前对甾体皂苷生物合成途径研究尚处于初级阶段,对于关键酶功能研究缺乏强有力的直接证据。可为甾体皂苷的后续研究提供参考和理论支撑。     

黄芪皂苷生物合成对短期水分变化的响应

以一年生盆栽膜荚黄芪为材料,探究水分变化对膜荚黄芪根中总皂苷、黄芪甲苷含量及关键酶基因表达量的影响。测定其黄芪甲苷、总皂苷含量,采用实时荧光定量PCR分析黄芪皂苷合成途径中8个关键酶乙酰辅酶A乙酰基转移酶(AATC)、3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A合酶(HMGS)、3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGR)、异戊二烯焦磷酸异构酶(IDI)、法尼基焦磷酸合酶(FPS)、鲨烯合酶(SS)、鲨烯环氧酶(SE)、环阿尔庭烷合酶(CAS)基因表达量。结果表明,随着土壤水分的下降,黄芪甲苷及总皂苷含量呈增加趋势,在第15天达到最高,分别为1.46,6.80 mg·g~(-1);膜荚黄芪中8个关键酶基因对水分调控的响应方式各不相同,AACT,IDI,SS基因呈现先升高后降低再升高,复水后降低的变化趋势,HMGS,HMGR,FPS基因呈现持续增加复水后下降的趋势,而SE,CAS基因呈现先增加再降低,复水后继续降低的趋势。相关性分析显示,处理组HMGR基因与总皂苷含量呈极显著正相关,CAS基因与总皂苷含量呈显著负相关;FPS,SE,CAS基因与黄芪甲苷含量呈极显著负相关系。因此,HMGR,FPS,SE,CAS基因在水分调控下对黄芪皂苷含量调控作用明显,是主要调控基因。处理第15天,黄芪甲苷和总皂苷总量达到最高,可以定为最佳采收期。     

中药三萜皂苷合成通路的生物信息学分析

目的从系统进化学角度对中药三萜皂苷合成通路中关键酶进行生物信息学分析。方法从NCBI数据库下载已有17种中药中的鲨烯合成酶、鲨烯环氧酶、2,3-氧化鲨烯环化酶的蛋白质全长序列,通过生物信息学软件对其进行理化性质分析、保守域分析、蛋白质三维结构预测和系统进化树的构建。结果序列分析表明,鲨烯合成酶、鲨烯环氧酶、2,3-氧化鲨烯环化酶的蛋白质序列保守性均较高。其中鲨烯合成酶具有两个高度保守的区域——富含天冬氨酸的镁离子结合位点1和2——可作为认定鲨烯合成酶的依据;鲨烯环氧酶和2,3-氧化鲨烯环化酶的蛋白三维结构保守,无规则卷曲部分为高变区。结论上游合成在进化中趋于保守和稳定;三萜皂苷众多类型的形成可能与下游细胞色素P450、糖基转移酶、β-糖苷酶等的修饰有关。     

建泽泻鲨烯合酶原核表达、功能验证及其免疫检测研究

泽泻鲨烯合酶(Ao SS)催化法呢基焦磷酸[(farnesyl diphosphate,FPP)]合成鲨烯,是碳源流向原萜烷型三萜生物合成的关键调节酶。为深入研究Ao SS基因的功能及表达,课题组将前期克隆获得的建泽泻鲨烯合酶基因(accession No.JX866770)的开放阅读框(ORF)构建到原核表达载体p Czn1上,并在大肠杆菌BL21(Roseta)中进行诱导表达,诱导表达出的融合蛋白主要以包涵体的形式存在,经纯化获得高纯度的目的蛋白;以此目的蛋白进行体外酶促反应验证其功能,其结果显示该目的蛋白具有催化法呢基焦磷酸生成鲨烯的活性;为进一步研究其表达规律,在此基础上,利用该蛋白免疫新西兰兔制备多克隆抗体并纯化,ELISA检测抗体效价大于1∶51 200,Western blotting检测表明其具有较好的特异性;用制备得到的抗体免疫检测建泽泻Ao SS在不同组织中的表达情况,结果显示建泽泻块茎中Ao SS表达最高,其次为叶,根中表达甚微。原核表达载体的成功构建、基因功能的进一步验证及快速免疫检测方法的建立,为进一步开展Ao SS基因功能及其调控的研究奠定基础,为泽泻资源性成分原萜烷型三萜的合成生物学应用提供科学依据。     

野三七鲨烯环氧酶基因的克隆及原核表达

目的:对野三七中可能参与三萜皂苷合成的关键酶鲨烯环氧酶基因(Pvf SE)进行克隆,并对其进行生物信息学分析和原核表达。方法:采用Trizol法提取野三七根的总RNA并反转录为c DNA第一链,基于野三七的转录组数据,设计Pvf SE基因序列特异性引物,克隆基因全长,利用相关软件对该基因进行生物信息学分析,构建p Mal-c2X-Pvf SE原核表达载体,在大肠埃希菌中诱导表达重组蛋白。结果:Pvf SE开放阅读框为1 887 bp,编码628个氨基酸,蛋白相对分子质量为68. 8 k Da,理论等电点为9. 28,脂肪系数为95. 18,亲水性系数为-0. 060,不稳定指数为40. 36,属于不稳定蛋白。生物信息学分析表明,Pvf SE具有2个跨膜结构域,无信号肽,可能定位在叶绿体或细胞质膜上,具有FAD/NAD(P)结合域和鲨烯环氧酶结构域,属于混合型蛋白。Pvf SE与西葫芦和芒柄花中参与三萜皂苷合成的鲨烯环化酶(Cp SE1,Cp SE3,Os SE1,Os SE2)亲缘关系较近。此外,在大肠埃希菌BL21(DE3)中成功表达Pvf SE的重组蛋白。结论:克隆得到Pvf SE基因,并在大肠埃希菌中成功表达其重组蛋白,为进一步研究Pvf SE的功能和解析野三七中三萜皂苷生物合成途径奠定了基础。     

西洋参不同器官中皂苷量与鲨烯合成酶和鲨烯环氧酶基因表达的相关性

目的探讨西洋参不同组织器官中总皂苷和单体皂苷量的差异及其与人参皂苷合成途径中鲨烯合成酶(SQS)和鲨烯环氧酶(SQE)基因表达量之间的关系。方法以4年生西洋参的14个组织器官为材料,索氏回流法提取总皂苷,采用HPLC法测定6种单体皂苷(人参皂苷Rg1、Re、Rb1、Rc、Rb2和Rd)的量,用香草醛-硫酸比色法测定总皂苷量。通过实时荧光定量PCR分析SQS和SQE基因在西洋参14个组织器官中的表达量。结果总皂苷和单体皂苷量在西洋参不同组织器官中差异非常显著(P<0.01)。除人参皂苷Rb2外,各单体皂苷及总皂苷之间均呈非常显著的正相关关系(P<0.01)。SQS和SQE基因在14个组织器官中的表达量具有非常显著的差异(P<0.01)并与人参皂苷Re、Rg1、Rb1、Rd和总皂苷量之间有显著的正相关关系(P<0.05)。结论西洋参不同组织器官中皂苷的量存在差异,SQS和SQE基因在人参皂苷合成途径中起着极其重要的作用。     

人参皂苷生物合成基因组织表达特性的研究

采用生物信息学及实时荧光定量方法对10个人参皂苷生物合成关键酶基因的组织表达特性进行研究。运用转录组热图聚类方法分析了四年生吉林人参14个不同部位人参皂苷生物合成基因的表达;运用实时荧光定量PCR的方法测定人参组培苗、不定根中人参皂苷生物合成基因的表达;运用Pearson相关对这10个人参皂苷生物合成关键酶基因表达特性进行分析。结果表明,β-AS,CYP716A52v2在吉林人参及组培苗的根中表达高,与Ro分布相一致;与达玛烷型人参皂苷合成相关的CYP716A47,CYP716A53v2表达呈显著正相关,从分子水平证明了人参皂苷化学成分分布的差异主要由转运引起。     

生态因子对人参皂苷合成及其关键酶基因表达的影响

目的研究生态因子和人参皂苷合成关键酶表达对人参皂苷合成、积累的影响。方法以人工栽培的4年生人参为研究对象,用实时荧光定量PCR法对在不同生长时期根组织中8个关键酶基因(HMGR、FPS、SS、SE、DS、β-AS、CYP82D47、CYP716A47)表达量进行测定;采用HPLC法测定根中8种单体皂苷(人参皂苷Rg_1、Re、Rf、Rb_1、Rb_2、Rb_3、Rc、Rd)的量;以小型气象站对人参样地气象数据进行采集;采用SPSS软件进行相关性分析。结果人参皂苷合成关键酶基因在人参皂苷积累的重要时期(开花期至果熟期)的表达高于果后参根生长期和枯萎期,人参皂苷合成关键酶基因的表达相互影响,协同增减,人参根组织中关键酶基因的表达对人参皂苷积累多表现出了正相关关系;人参根中人参皂苷Rg_1、Rb_1、Re、Rc量较高,8种单体皂苷量动态变化趋势并不相同;温度、光合有效辐射、土壤水势是影响根部人参皂苷合成的重要生态因子,温度与人参皂苷Rb_1、Rd显著负相关(P0.05),光合有效辐射对人参皂苷Rg_1的生成有显著的促进作用(P0.05),土壤水势与人参皂苷Rb_1显著负相关(P0.05);灰色关联度分析结果表明温度、光合有效辐射、相对湿度是影响人参皂苷量的主导生态因子,人参皂苷合成关键酶基因的表达是次要因子,在生态因子主导下人参皂苷合成关键酶基因调控人参皂苷的合成与积累。生态因子与关键酶基因的表达共同调控了人参皂苷的合成,对人参皂苷的积累有重要影响。结论明确了人参皂苷合成关键酶基因表达和人参皂苷量在人参中的动态变化,为人参皂苷合成生理生态机制的明晰及对人参药材质量的调控提供了理论依据。     

北柴胡和狭叶柴胡中黄酮类成分及其关键酶基因表达的组织差异分析

目的研究北柴胡Bupleurum chinense、狭叶柴胡B. scorzonerifolium不同组织中黄酮类成分含量及其关键酶基因表达量的关系。方法以北柴胡及狭叶柴胡的根、茎、叶、果实为实验材料,采用HPLC法测定不同组织中黄酮类成分(芦丁、槲皮素、山柰素、异鼠李素)的含量,用紫外分光光度法测定总黄酮含量,用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)法检测黄酮类成分关键酶基因IFS、F3H、DFR表达量,用SPSS软件进行相关性分析。结果北柴胡、狭叶柴胡地上部分(茎、叶、果实)黄酮类成分含量显著高于根,其中黄酮类成分主要为芦丁,芦丁在北柴胡叶中含量最高可达106.961 mg/g;北柴胡、狭叶柴胡中总黄酮分布有明显的组织差异,含量由高到低为叶≥果实茎根;北柴胡IFS、F3H、DFR基因地上部分表达量远高于根,其中IFS基因表达量与芦丁含量呈显著正相关(P0.05),F3H基因和DFR基因的组织表达量呈显著正相关(P0.05),而狭叶柴胡各组织IFS、F3H、DFR基因表达均处于较低水平。结论北柴胡、狭叶柴胡黄酮类成分组织含量与关键酶基因的组织表达有一定的一致性,关键酶基因的组织差异表达调控了黄酮类成分在不同组织中的合成与积累。