《甲基茉莉酸高效調控丹參酮生物合成的分子機理研究》是依託上海師範大學，由開國銀擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：甲基茉莉酸高效調控丹參酮生物合成的分子機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：開國銀
- 依託單位：上海師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
心、腦血管疾病是威脅人類健康與生命的頭號殺手。丹參酮是臨床治療心、腦血管疾病的重要藥物資源；然而，丹參可用資源有限及有效成分含量低而使之套用受限。甲基茉莉酸(MJ)能顯著提高丹參酮產量, 但丹參酮生物合成關鍵調控靶點及其調控機理尚不清楚。.本項目在最佳化丹參遺傳轉化體系和克隆丹參酮生物合成相關基因的基礎上，擬套用螢光定量RT-PCR和HPLC等技術，分析MJ誘導前後丹參酮合成相關基因（HMGS，HMGR，DXS，DXR，GGPPS，AACT，CMK，FPS，IPPI，CPS，KS）表達與丹參酮積累的相關性，確定MJ調控丹參酮生物合成的關鍵酶基因，繼而用丹參轉基因方法確認關鍵酶基因在丹參酮生物合成中的作用；同時克隆關鍵酶基因上游調控序列，分析鑑定啟動子的順式作用元件和反式作用因子，以期揭示MJ調控丹參酮生物合成的分子機理，為今後提高丹參中丹參酮含量及緩解臨床需求奠定基礎和提供科學依據。
結題摘要
心、腦血管疾病是威脅人類健康與生命的“頭號殺手”。丹參酮是臨床治療心、腦血管疾病的重要藥物資源；然而，丹參可用資源有限及有效成分含量低而使之套用受限。甲基茉莉酸(MJ)能顯著提高丹參酮產量,但丹參酮生物合成關鍵調控靶點及其調控機理尚不清楚。本項目最佳化了丹參遺傳轉化體系，並克隆了丹參酮生物合成相關基因（HMGS，HMGR，DXSI，DXSII，DXR，GGPPS），考察了MJ 誘導前後丹參酮合成相關基因表達與丹參酮積累的相關性，MJ對丹參毛狀根中的丹參酮含量的影響明顯，丹參酮含量最高（0.931mg/g），為對照組（0.161mg/g的5.78倍）。對GGPPS轉基因毛狀根（丹參酮產量為2.477mg/g）進行誘導後，在轉基因（control）的基礎上將丹參酮的含量又提高了3.19倍。丹參酮代謝合成途徑中的大部分基因催化酶基因都在MJ處理後出現不同程度的表達上調，而SmHMGR, SmDXSII, SmGGPPS, SmKSL和 SmCPS 等基因的本底表達水平不高且這5個基因受到MJ的誘導而表達上調，推測SmHMGR, SmDXSII, SmGGPPS和SmCPS等可能是MJ調控丹參酮生物合成中的候選關鍵限速酶基因。 通過轉基因手段驗證了關鍵酶基因HMGR，DXSII，GGPPS和SmCPS在丹參酮的代謝合成中皆具有非常重要的作用，但是SmDXS、SmGGPPS和SmCPS的貢獻更明顯。組合利用SmDXS和SmGGPPS基因對於調控丹參酮的生物合成也具有顯著的調控效果，同時對其他萜類物質如如環氧驅蛔萜、異薄荷酮、鐵鏽醇、豆甾醇和β-谷甾醇等物質的積累也具有促進作用，這為今後丹參遺傳改良提供了參考依據。 同時克隆了關鍵酶基因（如HMGR,DXS 和GGPPS）的上游調控序列，分析鑑定了啟動子的順式作用元件和反式作用因子。通過構建丹參cDNA文庫，誘導差異表達，酵母單雜交篩選，結合測序和生物信息學分析篩選等綜合手段，成功克隆得到了多個MJ調控相關的全長轉錄因子基因（如SmJAZ3，SmJAZ9，SmWRKY3，SmWRKY54，SmWRKY70，SmO3-L1, SmO3-L2，SmERF等），並對部分轉錄因子基因進行了初步的功能鑑定和分析。以上研究結果較好地揭示了 MJ 調控丹參酮生物合成的分子機理，為今後提高丹參中丹參酮含量及緩解臨床需求奠定基礎和提供科學依據。
