ICS基因对黄芩细胞中水杨酸合成及主要药效物质合成积累的影响研究

中草药品质受到自身所合成的药效成分含量高低的影响，由中草药次生代谢所产生的一些产物是其主要药效成分。中草药中这些次生代谢产物功能之一是协助其抵御或适应外界不良条件，在该过程中相关防御基因被激活，使得相应次生代谢产物累积加强。SA能够激活相关防御基因，该激活作用受到NPR1因子的调控，通过对依赖于SA的次生代谢途径进行调控可改变相应次生代谢产物合成水平；然而，在传统中草药中SA被普遍认为是通过PAL途径合成的，近年来研究表明在拟南芥、烟草等植物中SA还存在异分支酸合成酶(Isochorismate synthase,ICS)途径，在中草药中ICS对SA及药效物质合成的影响还鲜有报道，ICS-SA-药效物质累积水平三者间的关系及NPR1通过ICS途径对药效物质累积水平的影响仍不明确。本项目拟以黄芩为材料，研究NPR1作用下ICS基因对SA合成调控及通过该调控作用对主要药效物质合成水平的影响。

项目以黄芩为实验材料，克隆了其PAL、ICS和NPR1基因的部分编码序列，构建了VIGS沉默载体TRV2-PAL和TRV2-ICS。研究了不同培养时期（21天、45天）施加干旱、高温和紫外胁迫对黄芩PAL、ICS和NPR1基因转录水平，PAL和ICS酶活性，SA含量，黄芩苷和黄芩素含量的影响；利用TRV2-PAL和TRV2-ICS载体，在农杆菌介导下，采用真空浸染对培养21天时的黄芩PAL、ICS基因进行了VIGS处理，研究了PAL和ICS基因沉默，以及沉默后干旱、高温和紫外胁迫对黄芩PAL、ICS和NPR1基因转录水平，PAL和ICS酶活性，SA含量，黄芩苷和黄芩素含量的影响。. 结果表明：. 1. 不同的胁迫条件下PAL和ICS响应程度和方式存在差异，在酶活及转录水平上，PAL和ICS总是同步变化。. 2. SA及黄芩苷、黄芩素含量随不同的胁迫条件或不同的培养阶段而变化，它们与PAL和ICS的变化趋势之间也随着不同的胁迫条件或不同的培养阶段而变化。. 3.在PAL沉默情况下，未经胁迫处理时NS沉默组游离SA含量是NC对照组的25%，总SA是NC对照组的92%；黄芩苷含量是NC对照组的32%，黄芩素含量是NC对照组的1.04倍。. 4. 在ICS沉默情况下，未经胁迫处理时NS沉默组游离SA含量是NC对照组的51%，总SA是NC对照组的44%；黄芩苷含量是NC对照组的46%，黄芩素含量是NC对照组的1.16倍。. 5.在无胁迫条件下，SA主要来自PAL和ICS两条途径。其中游离SA主要来自PAL途径，总SA主要受到ICS途径影响，黄芩苷含量与游离SA含量呈正相关，黄芩素含量与其呈负相关。. 6. 当PAL或ICS沉默后，在胁迫条件下，黄芩苷和黄芩素对SA的响应水平在不同的胁迫条件下而不同。. 7.NPR1的表达具有时间特异性，它并不应答于所有的胁迫条件，高温可以使得其时间表达特异性发生改变。