三种丹参中丹酚酸类物质积累的特异性机制研究

Medicinal Salvia miltiorrhiza Bunge is a common cardiovascular drugs in China. The water-soluble ingredient salvianolic acid B which is an important effective component is the one of the standard of the quality of Salvia miltiorrhiza Bunge. The content of salvianolic acid B in Salvia miltiorrhiza Bunge is not stable and its biosynthetic pathway still need to be optimized. In our previous work, we have successfully induced the hairy root of Salvia miltiorrhiza Bunge and its closely relate species. Furthermore, we found the synthesis of salvianolic acid B in the hairy root of Salvia miltiorrhiza Bunge was induced by methyl jasmonic acid, while inhibited by Ag+. In this project, Salvia miltiorrhiza bge. f. alba, Salvia miltiorrhiza Bunge and Salvia castanea diels f. Tomentosa stib will be used as the experimental materials, ①By 1H NMR-based metabolomics, the accumulation and expression pattern of the related key genes of phenolic acid derivatives in Salvia miltiorrhiza bge. f. alba, Salvia miltiorrhiza Bunge and Salvia castanea diels f. Tomentosa stib will be analyzed. Molecular mechanism of different salvianolic acid B in the three species will be elucidated. ②Through the analysis of metabolites of three kinds of Salvia miltiorrhiza after induction and inhibition, the intermediate compounds of the biosynthetic pathways of rosmarinic acid will be found. By comparing with specific high expression genes, the biosynthetic pathways of rosmarinic acid to salvianolic acid B will be elucidated. This research will not only help us understand the biosynthesis pathway and regulatory mechanism of salvianolic acid B, but also offer us theoretical direction and materials for quality control of Salvia miltiorrhiza.

丹参是我国常用的心脑血管药物，其水溶性成分丹酚酸B是重要的有效成分，是考察丹参质量的标准之一。丹酚酸B的含量在丹参中不稳定，而其生物合成途径仍需完善。项目组前期研究成功诱导建立了丹参及其近缘种毛状根体系，并发现茉莉酸甲酯诱导毛状根中丹酚酸B的合成，而银离子则起抑制作用。本项目拟以紫花丹参、白花丹参和藏丹参为材料，①通过基于1H-NMR代谢组学研究方法，分析三种丹参中酚酸类成分积累规律及其生物合成关键基于表达模式的特异性，揭示白花丹参、紫花丹参与藏丹参丹酚酸B积累的显著差异的分子机制，探寻特异性高表达基因；②通过分析诱导及抑制后三种丹参中代谢物找出迷迭香酸到丹酚酸B 的中间化合物，并对特异性高表达基因进行比较，揭示迷迭香酸到丹酚酸B的生物合成途径。本项目将为进一步阐明丹酚酸B的生物合成途径与调控机制奠定基础，为丹参质量控制提供理论指导和材料积累。

丹参（Salvia miltiorrhiza Bunge）作为传统的药用植物之一，极具药用和保健价值。我国的丹参在不同产区之间的主要药效成分丹酚酸B差异巨大，对丹参生产质量控制造成了很大的困难。本项目（1）以紫花丹参作为研究对象，建立了一种准确、灵敏可同时对丹参中有效成分进行定性定量分析的定量核磁共振方法，实现同时对初生代谢物和次生代谢物进行检测；（2）对来自12个采集区域的紫花丹参样品进行定量核磁共振法测定，结合了丹参样品酚酸类成分和酮类成分的化学计量法分析及地理信息，发现丹参酚酸类成分及酮类成分的采集地区相关性并无类同，具体来说，采集区域相近，丹参中的酚酸类成分相关性较高；采集纬度则与丹参中酮类成分相关性较高；（3）以茉莉酸甲酯处理的紫花丹参与其药效替代品藏丹参培养的毛状根为原材料，采用定量核磁共振法与qRT-PCR分别对酚酸类次生代谢物与其生物合成途径上的相关酶表达量进行定量分析，发现茉莉酸甲酯在藏丹参中迷迭香酸合成途径上的苯丙氨酸和酪氨酸分支中均起作用，并且通过上调两个分支中相关基因的表达来促进迷迭香酸的积累。而在紫花丹参中迷迭香酸合成过程中主要作用于酪氨酸分支，并通过上调相关基因的表达来促进迷迭香酸的积累。这一发现在一定程度上为紫花丹参和藏丹参对茉莉酸甲酯的差异响应以及酚酸类成分生物合成途径差异提供了探索思路；（4）以茉莉酸甲酯处理的紫花丹参与其药效替代品藏丹参培养的毛状根为原材料，采用定量核磁共振法与qRT-PCR分别对酮类次生代谢物与其生物合成途径上的相关酶表达量进行定量分析，发现与酚酸类成分不同，紫花丹参和藏丹参中酮类代谢途径上相关基因对茉莉酸甲酯的响应差异不大，该结果不同于以往报道的。. 本研究结合了定量核磁共振法与qRT-PCR法对植物次生代谢物生物合成途径上的组分与关键酶表达进行了测定，并结合地理信息对不同采集区域的样品进行了综合研究，为控制丹参的质量、提高丹参的品质提供了重要的理论基础和参考依据。