诱导子对朱砂根愈伤组织生长及三萜皂苷合成的影响

发布时间：2020-08-23 09:17

【摘要】：朱砂根(Ardisia crenata Sims)是集观赏、药用价值于一身的具有多种生态及经济用途的优良植物资源,在生态城市建设中具有广阔的应用前景,其主要活性成分三萜皂苷(Triterpenoid saponin)有助于心血管疾病和癌症的防治。本研究首先建立朱砂根愈伤组织培养体系,接着以朱砂根愈伤组织为研究材料、以酵母提取物(Yeast extract,YE)、黑曲霉(Aspergillus niger)、壳聚糖(Chitosan)、茉莉酸甲酯(Methyl jasmonate,MeJA)、稀土元素镧(La)、钴离子(Co~(2+))等6种诱导子为研究对象进行诱导子的筛选工作,确立促进朱砂根愈伤组织三萜皂苷合成的最佳诱导子以及最佳诱导子组合,最后进一步分析诱导子对朱砂根愈伤组织在代谢层面的影响,为探讨诱导子调控三萜皂苷合成的作用机制奠定基础。本研究结果不但为朱砂根次生代谢产物三萜皂苷的工厂化生产提供科学依据和技术支撑,而且对于朱砂根种质资源的保存及生态环境的保护也具有重大的理论和实践意义。主要研究结果如下:(1)在比较根、茎、叶3种类型外植体对朱砂根愈伤组织的影响时发现,以茎段为外植体时诱导率最高,而且愈伤组织的增殖量显著高于以根和叶为外植体诱导出的愈伤组织。但是,以茎为外植体诱导出的愈伤组织的三萜皂苷含量低于以根为外植体的愈伤组织。由此可见,以茎段为外植体有利于愈伤组织的生长,以根为外植体有利于三萜皂苷的合成。综合考虑三萜皂苷产量,以茎段为外植体诱导愈伤组织为最优处理。(2)在供试浓度中,3种生物诱导子(YE、黑曲霉、壳聚糖)对愈伤组织的生长具有不同的生理作用,YE、黑曲霉显著促进生长,壳聚糖抑制生长;而3种生物诱导子对三萜皂苷合成均表现出显著的促进作用,其中以黑曲霉的促进作用最强。同时,在对黑曲霉添加浓度进行筛选时,发现各浓度黑曲霉均能提高朱砂根愈伤组织中三萜皂苷的含量,其中50 mg/L为最佳诱导浓度。但是,黑曲霉促进愈伤组织生长的最佳诱导浓度为100 mg/L。因此,综合考虑三萜皂苷产量,100 mg/L黑曲霉最有利三萜皂苷的生产。(3)在供试浓度中,3种非生物诱导子(MeJA、La、Co~(2+))均有利于朱砂根愈伤组织的生长以及三萜皂苷的合成,其中以La最能促进三萜皂苷的合成。同时,通过对La添加浓度的筛选,发现各浓度下的La均有利于愈伤组织的生长以及三萜皂苷的合成,其中最佳诱导浓度为30μmol/L。(4)通过将不同浓度La和黑曲霉进行组合的正交试验,可以发现各组合都能促进朱砂根愈伤组织三萜皂苷合成。其中,将100 mg/L黑曲霉和30μmol/L La进行组合的诱导效果最好,均高于单独添加100 mg/L黑曲霉和30μmol/L La。(5)2种诱导子黑曲霉和La以及黑曲霉+La组合可以显著激活朱砂根愈伤组织抗氧化防御系统和三萜皂苷合成途径,促进三萜皂苷的合成。但诱导效果存在差异性,黑曲霉+La组合诱导效果优于2种诱导子单独使用(黑曲霉、La)。利用2种诱导子之间的协同作用,更大程度提高抗氧化酶(SOD、POD、CAT)、三萜皂苷合成关键酶(β-AS)的活性和增加三萜皂苷的积累量。黑曲霉、La作为外源诱导子通过信号传递到细胞内,迅速刺激朱砂根愈伤组织的氧化应激防御系统,三萜皂苷合成途径被活化,促进三萜皂苷的合成与积累。
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S567.19
【图文】：

三萜皂苷,途径

图 1-1 三萜皂苷合成途径Fig. 1-1 Triterpenoid saponins synthesis pathway2.3.1 起始阶段在生物体内被称为“活性异戊二烯”的物质 IPP 和 DMAPP，是萜类化合物和植物甾醇在生物体内合成的真正前体[50]。甲羟戊酸（MVA）和甲基赤藓糖醇磷酸化（MEP）2 条独立途径均可形成 IPP 和 DMAPP[76]。现有研究表明，MVA和 MEP 途径分别存在于植物体的不同部位：MVA 途径主要存在于细胞质和内质网中，参与甾醇、倍半萜和三萜等次生代谢产物的生物合成[77]；MEP 途径主要存在于线粒体/高尔基体以及质体中，参与二萜、单萜、类胡萝卜素、异戊二烯等的生物合成[77]。此外，MVA 途径和 MEP 途径并不是相互独立的，他们可以通过质体膜交换一些常见的中间代谢产物[78]。MVA 途径是学术界公认的三萜皂苷生物合成途径[79]。这一途径中不可逆的限速反应是 3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶 A（HMG-CoA）经 HMG-CoA 还原酶（HMGR）还原形成甲羟戊酸[73]。HMGR

三萜皂苷,外植体,小写字母,标准误

中数值为平均值±标准误；同列不同小写字母表示在 0.05 水平差异显著，下同。ata in picture are means±SE. Different lowercase letters mean significant differences at 0.05evel. The same as below.图 2-1 不同外植体对三萜皂苷含量的影响Fig. 2-1 Effect of different explants on Triterpenoid saponins content

曲线,朱砂根,愈伤组织生长,愈伤组织

于新环境适应期，生命活动受到抑制。10-25d 为指数生长期，愈伤组织细胞适应环境开始分裂，数目迅速增加，鲜重急剧增加，从第 10d 的 2.554g 增 6.2472g，增长了 144.60%。25d 后，愈伤组织增殖缓慢，进入稳定期。过了期之后，愈伤组织将会进入衰退期。因此，我们选择处于愈伤组织指数生长的 25d 作为朱砂根愈伤组织的继代周期。

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