懷牛膝根的結構發育和主要藥用成分積累關係研究

《懷牛膝根的結構發育和主要藥用成分積累關係研究》是依託河南師範大學，由李金亭擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：懷牛膝根的結構發育和主要藥用成分積累關係研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李金亭
• 依託單位：河南師範大學

項目摘要

懷牛膝的藥用部位為根，其主要藥用成分為蛻皮甾酮、三萜皂苷和牛膝多糖。以往的研究偏重植化、藥理、臨床、栽培和加工等領域，有關牛膝結構發育與藥用成分積累的關係缺乏深入研究，而牛膝根的形態結構及根內主要藥用成分的含量是中藥牛膝質量評價的主要參考指標。本項目在前期研究基礎上，套用透射電鏡、雷射共聚焦顯微鏡、免疫膠體金定位和植物化學等技術相結合，從細胞水平研究牛膝生長發育過程中主要藥用成分的合成部位、轉運途徑和貯存場所以及同化物卸載的細胞學路徑和後韌皮部運輸的形式，揭示同化物的合成、轉化、分配及儲藏與主要藥用成分積累的相關性；並研究內源激素和外源激素對其根的結構發育和藥用成分積累的影響，探討其調控機制。研究結果對探討牛膝結構發育與主要藥用成分產生和積累的關係具有重要意義，同時為提高牛膝產量及藥用成分含量等生產實踐問題提供科學依據。

結題摘要

牛膝是我國傳統的道地藥材，三萜皂苷和蛻皮甾酮是牛膝中的主要活性成分，主要由甲羥戊酸（MVA）和丙酮酸磷酸甘油醛（MEP）代謝途徑產生。本研究以懷牛膝為材料，系統地研究了外源激素對牛膝生長發育及主要藥用成分三萜皂苷和蛻皮甾酮合成的影響，明確了牛膝的根是三萜皂苷合成和儲藏的主要器官，而葉是牛膝蛻皮甾酮合成的主要場所，根則是蛻皮甾酮的主要儲存器官。利用高通量測序技術，成功構建了懷牛膝根與葉器官比較轉錄組學資料庫，牛膝根與葉中共獲得28,339個差異基因，有915個差異基因參與次生代謝產物合成，566個差異基因參與者三萜皂苷的生物合成，還發現有260個基因為編碼MVA途徑中齊墩果酸和蛻皮甾酮生物合成的酶基因，14個基因為編碼MEP途徑中類異戊二烯合成酶的基因。此外，還挖掘到115個P450 unigenes，92個UGT unigenes，17個GTs unigenes，4個與皂苷轉運有關的PDRs基因。 對外源激素處理組的牛膝進行轉錄組分析，從葉及根中分別獲得了20,296和9,812個差異基因。KEGG代謝途徑分析顯示，葉中有3,363個基因被分配到生物代謝途徑中，其中包括1,108個差異基因，有15個差異基因參與甲羥戊酸途徑；根中僅有631個差異基因被注釋到生物代謝途徑中。此外，我們還利用RT-q PCR 技術分析了8個候選基因在牛膝不同組織、不同實驗條件下的的表達情況，確定了具有較高穩定性和重複性的內參基因。本項目的開展為闡明三萜皂苷和蛻皮甾酮的生物合成機制，從而為牛膝的種質和品種改良奠定了基礎。