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丹参酮合成响应盐胁迫的分子机理研究

【摘要】:盐碱土壤环境成为威胁药用植物生产的一大难题,盐分胁迫使植物受到生理损伤,植物生长发育和产量受到影响。丹参是我国传统中药,其药用活性成分丹参酮类化合物属于与胁迫相关的次生代谢产物。盐胁迫下丹参酮的合成受到基因和酶的直接调控,而转录因子在丹参胁迫应答、次生代谢产物合成中发挥着重要作用。本文针对天津市特有盐碱土壤环境,对药用植物丹参盐胁迫下的生理生化指标进行动态测定,深入研究了盐胁迫下丹参酮类合成积累规律及分子机制,并进一步筛选出与之相关的转录因子序列。主要研究成果如下:(1)盐胁迫对丹参生理学指标的影响。生理学指标包括细胞膜质过氧化产丙二醛,抗氧化酶类SOD、CAT、POD,非酶类抗氧化剂AsA、GSH,以及有机渗透调节分子脯氨酸。丹参中的丙二醛含量随着胁迫处理时间的延长而增加。SOD、POD、CAT的酶活性上升表明抗氧化酶在活性氧清除中的重要作用,其中POD酶活性胁迫后期下降,表明其主要在胁迫前期起作用。AsA、GSH含量随着胁迫处理时间的延长表现出先上升后降低的趋势,非酶类抗氧化剂的抗氧化功能主要表现在胁迫前期。脯氨酸含量随着盐胁迫处理时间的延长而不断增强。(2)盐胁迫下丹参酮合成累积机理。对盐胁迫下丹参酮类生物合成途径关键酶基因的表达进行分析发现:SmDXS、SmCMK、SmAACT、SmHMGR、SmFPPS、SmGGPPS、SmCPS七个关键酶基因的表达量受到盐胁迫的诱导,SmIPPI基因的表达受到盐胁迫的抑制。对丹参酮合成途径关键酶酶活性变化进行测定发现DXS、HMGR酶活性与SmDXS、SmHMGR基因的表达一致。对丹参中丹参酮类成分的含量进行定量分析结果显示,适当程度的盐胁迫能够促进丹参酮IIA、隐丹参酮的合成与累积。(3)盐胁迫下丹参酮合成相关转录因子的探究。通过NCBI丹参EST数据库进行BLAST比对查找得到SmAP1、SmAP2、SmERF2三个转录因子并利用生物信息学对其氨基酸性质、二级结构、三级结构进行预测分析,实时荧光定量结果表明,盐胁迫能够促进转录因子SmAP1、SmAP2、SmERF2的表达。

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