甲基茉莉酸誘導(dǎo)青蒿素積累的機(jī)理研究.pdf

1、植物次生代謝產(chǎn)物是醫(yī)藥、化工和食品工業(yè)的重要原料,其中烯萜類化合物是植物次生代謝產(chǎn)物的主要組成部分。例如,青蒿素、紫杉醇、長春花堿等都是著名的萜類藥物,其碳鏈骨架都是通過細(xì)胞質(zhì)或質(zhì)體的異戊二烯代謝途徑合成的。目前,對植物體的異戊二烯代謝途徑的研究已經(jīng)十分的透徹。利用基因工程技術(shù)對植物體的異戊二烯代謝途徑進(jìn)行改造已經(jīng)成為現(xiàn)實,通過基因工程技術(shù)來提高次生代謝產(chǎn)物產(chǎn)量已經(jīng)成為一個熱點(diǎn)。但是由于植物次生代謝產(chǎn)物合成的多代謝途徑性和長途徑代謝性,

2、單純的通過超量表達(dá)某一個或兩個基因并不能明顯的提高次生代謝產(chǎn)物的含量。通過‘開源節(jié)流’的策略來提高次生代謝物難以達(dá)到實驗的預(yù)期。最近的研究表明植物體在激素、冷熱等環(huán)境因素的誘導(dǎo)和脅迫下能夠明顯的提高次生代謝產(chǎn)物的含量。其中利用激素誘導(dǎo)次生代謝產(chǎn)物的生物合成途徑,已被看作是大幅度提次生代謝產(chǎn)物含量的重要方法之一。但目前關(guān)于誘導(dǎo)子具體的作用機(jī)制尚未形成一套詳盡的理論體系。隨著人類對于植物次生代謝產(chǎn)物需求量的不斷增加,及現(xiàn)代植物生物技術(shù)的不斷

3、進(jìn)步,研究誘導(dǎo)子詳盡的作用機(jī)制越來越受到大家的關(guān)注。本研究的目的在于闡明在甲基茉莉酸的誘導(dǎo)下,青蒿素合成及調(diào)節(jié)機(jī)制;探索青蒿素高產(chǎn)的可行方法,其主要研究內(nèi)容及其成果概括:利用qRT-PCR技術(shù)分析青蒿素生物合成途徑上游(HMGR、DXS、DXR、HDR、FPS),下游(CYP71AV1、CPR、AAR、ALDH1、OPR3、RED1)以及競爭性途徑中(SQS、ECS、CPG、GAS)基因在甲基茉莉酸(MeJA)的誘導(dǎo)下基因的相對表達(dá)量。

4、結(jié)果顯示,在MeJA誘導(dǎo)下,青蒿素生物合成途徑(包括共同上游途徑與特異下游途徑以及競爭途徑)的基因表達(dá)水平普遍上調(diào):上游途徑中,HMGR、DXS對于甲基茉莉酸的響應(yīng)較為明顯,其轉(zhuǎn)錄平均水平分別比對照高出2.7倍和5.8倍;下游途徑中,CYP71AV1、AAR對于甲基茉莉酸的響應(yīng)較為明顯,其轉(zhuǎn)錄平均水平分別比對照高出68.5倍和2倍;競爭性途徑中,GAS對于甲基茉莉酸的響應(yīng)較為明顯,其轉(zhuǎn)錄平均水平比對照高出3.8倍。結(jié)合MeJA誘導(dǎo)下青蒿