滇重楼结构发育与皂苷积累的光照效应

Paris polyphylla var. yunnanensis' rhizome is a traditional medicine in China and its high saponins concentration has pharmaceutically active effect in anticancer, analgesia, sedation, anti-inflammatory, hemostatic et al. There has been great research on its chemical constituents, cultivated methods and pharmacological effects, but the systematic research on relationship between its structure development and steroidal saponins accumulation, as well steroidal saponin production, transport and control mechanisms is still lacking. This project would focus on the different mechanism of the dynamic effect of light intensity, light quality on P. polyphylla var. yunnanensis' organ development and its steroid saponins accumulation by the organization of plant anatomy, plant histochemistry and molecular biology methods. The explanation result for above question not only has important theory significance on discovering the relations of P. polyphylla var.yunnanensis' secondary metabolites production, transport, storage and structure development, but also will provide scientific basis for determining the suitable harvest period, excavation part and how to improve the production yield and content of active constituents.

滇重楼根茎是我国传统中药，其药用活性成分甾体皂苷类含量高、具有抗癌、镇痛、镇静、抗炎、止血等作用。关于滇重楼的成分分析、栽培、药理作用等领域已有较深入的研究，但滇重楼的结构发育与甾体皂苷积累及含量变化的关系，以及甾体皂苷的产生、转运和调控机制等方面尚缺乏系统的研究。本项目拟应用植物解剖学、组织化学和分子生物学技术相结合的方法，系统的研究不同光照强度、光质对滇重楼根茎叶的结构发育、器官发育过程中主要药用成分甾体皂苷积累的动态效应机制。对上述问题的研究和阐明，不仅对探讨滇重楼的结构与其次生代谢物的产生、转运和储存的关系具有重要的理论意义，同时可为确定合适采收期和采挖部位、提高产量和有效成分含量等生产实践问题提供科学依据。

有关滇重楼LED光质在生长、光合特性、解剖结构和皂苷积累等方面已有相关研究，多集中在光强、单质光及相应组合光下对三年生滇重楼苗的研究，在不同单质光及配比光下研究较少，光质对滇重楼皂苷合成路径关键酶基因的影响也未见报道。因此本试验采用滇重楼两年生幼苗作为试验材料，利用LED 光源，研究不同光质对滇重楼幼苗生长、光合色素含量、光合特性、叶片解剖结构、皂苷含量以及对皂苷合成路径关键酶基因的影响，通过光质调控促进滇重楼生长，提高药用活性成分含量，阐明光质影响滇重楼生长和品质形成的分子机制，以期筛选出最适合滇重楼幼苗生长的LED光源，助力于滇重楼幼苗规范化种植，为光质在滇重楼幼苗培育中的高效应用提供理论依据。. 研究发现，在人工栽培条件下，应用植物生态学和解剖学方法，采用显微技术，研究不同光照强度和不同光质对滇重楼根茎及叶的结构及其发育规律。应用组织化学定位技术，研究皂苷在根、茎、叶中的积累部位以及组织结构变化与皂甙含量变化的关系。 在人工栽培条件下，研究了不同光强和光质对滇重楼根茎及叶中的总皂苷合成积累的影响。获得甾体皂苷合成的关键基因，利用定量RT-PCR技术分析这些基因在不同光质下不同组织部位中的表达模式，初步分析生物学功能。同时测定不同样品中皂苷含量，明确了基因表达与皂苷次生代谢间的关系。通过该项目的实施，共发表6篇论文，其中5篇SCI，授权专利2项，培养硕士研究生4名，完成项目预期目标。