甘草根系分泌物成分分析及草酸对GuSQS1和GubAS基因表达的影响

摘要

甘草，中国传统大宗药材之一，甘草的药用部位为根及根茎，其中所含甘草酸是甘草发挥药效的最主要次生代谢成分，甘草酸的含量常作为评判甘草药材质量的标准。甘草根深入地下，与周围的土壤环境发生着千丝万缕的联系，而作为纽带联系甘草根系与根际环境的根系分泌物，以及这些根系分泌物在根际的积累，对于甘草自身药材品质的影响等相关研究尚未得到人们的广泛关注。
　　基于此，本研究采用气相色谱—质谱联用分析技术(GC-MS)和高效液相色谱分析技术(HPLC)初步鉴定甘草根系分泌物中的成分及含量，在此基础上选择鉴定出的一种含量较高的根系分泌物成分——草酸——处理甘草植株自身，采用实时荧光定量PCR技术，研究草酸处理对两种甘草酸生物合成关键酶基因(GuSQS1与GubAS)相对表达量的影响，初步推断草酸浓度过高（≥1×10-4mol/L）或过低（≤1×10-7mol/L）均能够显著抑制甘草酸在甘草幼苗根中的合成与积累，草酸的存在影响甘草酸在甘草实生苗根中的合成位置。取得的主要研究结果如下:
　　1、使用HPLC从甘草幼苗与一年生实生苗的根系分泌物中均鉴定出草酸和乳酸，平均每株甘草幼苗一昼夜释放草酸0.096mg、乳酸0.061mg，每株实生苗一昼夜释放草酸0.032mg，乳酸0.346mg;
　　2、使用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)从甘草幼苗根系分泌物中分离出35种组分，鉴定出其中的15种化合物，主要为酯、烃、苯及苯酚等，少数为醚、胺、醛、噻唑等物质;
　　3、使用GC-MS从甘草三年生实生苗根际土壤中分离出60种组分，鉴定出其中的40种化合物，主要为醇、酯、烃、醚、酮、胺等，非根际土壤中分离出21种组分，并全部得以鉴定，主要为烷烃类，占总数的90.476％，且这些组分在根际土壤中均存在;
　　4、就短期(3d)处理而言，系列浓度梯度（1×10-3、1×10-4、1×10-5、1×10-6、1×10-7mol/L）草酸处理对甘草幼苗根中GuSQS1的相对表达呈现低浓度抑制高浓度促进的趋势，而对GubAS相对表达呈现低浓度与高浓度均抑制的趋势，中间浓度的作用不显著;
　　5、1×10-4mol/L草酸处理甘草幼苗72h，草酸处理显著抑制GuSQS1基因的表达，而对GubAS基因的影响作用不显著，说明该浓度的草酸处理可能对幼苗根中甘草酸的生物合成影响作用不大;从时间角度看，GuSQS1基因的表达在12h～72h内较高，GubAS基因的表达在24h～48h内较高，说明处理后期的甘草幼苗可能进入了甘草酸生物合成的快速合成期;
　　6、1×10-4 mol/L草酸处理一年生甘草实生苗5w，草酸处理显著促进木质部中GuSQS1基因与GubAS基因的表达，显著抑制毛状侧根中GubAS基因的表达，说明该浓度的草酸处理可能能够促进甘草一年生实生苗木质部中甘草酸的生物合成，同时抑制毛状侧根中甘草酸的生物合成;从时间角度看，GuSQS1基因在木质部和韧皮部以3w为最高，GubAS基因在木质部和毛状侧根部分别以3w、4w为最高，说明草酸处理3w～4w可能是甘草一年生实生苗根中甘草酸生物合成的快速合成期;
　　7、在本研究所设草酸处理时期内，随甘草植株的生长发育状况与环境适应水平的变化，甘草根中甘草酸的生物合成可能存在快速合成期和缓慢合成期，草酸处理可能影响这两个阶段出现
　　8、的时期;
　　9、GuSQS1和GubAS两种关键酶基因的表达呈现明显的同步性，再次验证了这两种酶在甘草酸合成代谢途径中的协同作用。

目录

声明

论文说明

摘要

引言

第一章 文献综述

1．1 根系分泌物研究进展

1．2 甘草相关研究综述

1．3 研究目的及意义

1．4 研究目标及预期结果

1．5 论文总体设计

第二章 甘草根系分泌物的鉴定

2．1 材料与方法

2．2 结果与分析

2．3 结果分析与讨论

2．4 小结

第三章 草酸对甘草酸合成关键酶基因GuSQS1与GubAS的影响

3．1 材料与方法

3．2 试验结果

3．3 结果分析与讨论

3．4 小结

第四章 结论与展望

4．1 结论

4．2 创新点

4．3 展望

参考文献

致谢

作者简介