《基於人參髮根的人參皂苷生物合成機理研究》是依託吉林大學，由趙壽經擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於人參髮根的人參皂苷生物合成機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：趙壽經
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
人參是重要的經濟性藥用植物，研究表明人參的主要活性物質為人參皂苷。利用代謝工程手段調控人參皂苷的生物合成，提高栽培人參或培養物中皂苷含量在利用上具有重要意義。而目前，人們對人參皂苷生物合成機理的研究尚處在初期階段，推測的人參皂苷合成途徑也存在一些不確定點，阻礙了人參皂苷生物合成研究的深入和皂苷合成的代謝調控。本項目以人參髮根為材料，採用RNA干擾和同位素示蹤相結合的研究手段，對目前人參皂苷生物合成途徑存在的主要不確定問題（途徑、前體、分支）進行較系統的研究。首先利用同位素示蹤技術確定人參皂苷合成是否存在MEP途徑的問題；然後，通過標記可能的前體物，確定人參皂苷合成的直接前體；同時，利用RNA干擾技術，通過干擾處於皂苷和固醇合成分支點上酶（CS、DS、LS、βAS）的基因，研究其與人參皂苷合成的關係，確定哪些是皂苷合成的關鍵酶以及關鍵分支。為人參皂苷生物合成機制的深入研究和代謝調控奠定基礎
結題摘要
人參的主要活性物質為人參皂苷。利用代謝工程手段調控人參皂苷的生物合成，提高人參或培養物中皂苷含量在理論和套用上都具有重要意義。目前人們對人參皂苷合成機理的研究尚處在初期階段，推測的人參皂苷合成機理存在一些不確定點，其中有三個問題急待解決。（1）人參皂苷的合成是否存在MEP途徑，目前還沒有相關的研究報導，人參皂苷是經MVA途徑還是MEP途徑合成的，還是兩條途徑兼有？對於準確理解人參皂苷合成和調控具有重要意義；（2）人參的2,3-氧化角鯊烯是分四條支路，還是三條支路流向固醇和皂苷類物質的問題，決定著利用代謝工程調控人參皂苷合成的關鍵支路和關鍵酶的取捨；（3）目前尚無實驗證據證明人參固醇和皂苷的前體是角鯊烯，而只是基於分子結構式的推測，明確人參皂苷生物合成的直接前體，是開展代謝調控研究的前提。 本項目以人參髮根為材料，採用RNAi和代謝途徑關鍵酶抑制劑阻斷技術相結合的研究手段，對目前人參皂苷生物合成存在的上述不確定問題（途徑、支路、前體）進行了較系統的研究，得到了較理想的答案。主要結果如下： （1）通過MVA和MEP途徑特異性擬製劑對人參皂苷合成影響的研究，確定了人參皂苷生物合成同時存在MVA和MEP途徑 通過向培養基中分別添加MVA途徑的抑制劑洛伐他汀和MEP途徑的抑制劑膦胺黴素，檢測人參髮根總皂苷和單體皂苷含量，發現洛伐他汀對人參總皂苷含量的最高抑制率為57.94%，膦胺黴素對人參總皂苷含量的最高抑制率為42.17%；兩種抑制劑對人參單體皂苷的抑制率與其對人參總皂苷含量的影響規律基本一致，說明人參皂苷的合成同時存在MVA和MEP途徑，並推測MVA途徑在人參皂苷的生物合成中起主導作用。 （2）利用RNAi技術確定了人參體內的2,3-氧化角鯊烯經四個分支流向固醇和皂苷 採用重組PCR技術構建CS、LS、DS和βAS基因的RNRi植物表達載體，經遺傳轉化人參外植體，得到上述4個基因被干擾的人參髮根，通過研究CS、LS、DS和βAS基因的干擾對產物合成的影響，確定了人參固醇源於環阿喬醇和羊毛固醇；DS與βAS分別是經由2,3-氧化角鯊烯合成達瑪烷型皂苷和齊墩果烷型皂苷兩個支路上的關鍵酶基因。 （3）通過MVA和MEP途徑特異性擬製劑對人參皂苷和固醇合成影響的研究，確定角鯊烯是人參皂苷和固醇的共同前體；酵母異源表達鑑定結果明確了人參皂苷生物合成的直接前體是達瑪烯二醇。
