MJ和NO促进白桦悬浮细胞三萜合成的分子机制研究

本项目是在申请者前期进行的利用MJ（茉莉酸甲酯）和SNP（一氧化氮供体）调控白桦细胞悬浮培养获取高含量三萜（齐墩果酸）成熟技术的基础上提出的，拟研究MJ和NO促进白桦悬浮培养细胞中三萜合成的分子机制，重点探讨MJ和NO信号分子对白桦细胞生长和诱导三萜合成作用的信号传导途径，明确引发细胞防御系统启动与三萜合成的关系以及外源MJ和NO诱导信号对内源信号分子(茉莉酸JA、NO、活性氧和Ca2+)合成的影响等，并初步揭示信号间的互作关系，同时通过对MJ/NO诱导的基因差异表达特征，综合分析信号间的联系以揭示调控白桦三萜合成的分子机制。本研究尚无研究报道，其开展将为白桦三萜类物质的生物技术利用提供理论依据和技术支持、丰富信号分子对次生代谢产物调控理论，并为细胞大规模培养生产白桦三萜奠定基础。

本项目围绕MeJA（茉莉酸甲酯）、SA（水杨酸）和SNP（一氧化氮供体）调控白桦细胞悬浮培养生产三萜物质合成为核心，探讨MJ、SA和NO信号分子对白桦细胞生长和诱导三萜合成作用的生理与分子机制，以期明确MJ、SA和NO信号分子引发白桦细胞防御系统启动、抗逆基因表达与三萜合成的关系及Ca2+在介导MeJA、SA和NO诱导白桦三萜合成中的作用及机制，同时完成了外源MJ、SA和NO诱导信号对内源信号分子合成的影响研究，并通过对MeJA诱导的消减文库的构建和NO诱导的白桦细胞转录组的分析，全面解析了白桦三萜合成调控的分子机制。研究结果如下:.1、明确MeJA、SA和NO促进白桦细胞三萜合成最佳浓度和培养条件：为悬浮培养第7d分别加入100uM/L MeJA、50mg/L SA 和1mmol/L SNP最有利于白桦酯醇产量提高合齐墩果酸的生产。NT培养基中MeJA、SA及SNP单独处理均对总三萜、齐墩果酸及白桦脂醇的积累有显著的促进作用，诱导子处理24h，总三萜含量分别比对照提高26.07%、21.63%、14.30%，齐墩果酸含量分别比对照提高277.41%、369.34%、55.61%，白桦脂醇含量分别比对照提高179.58%、44.42%、157.33%。.2、明确在本实验范围CAT活性可以作为三萜含量积累的指示酶，其次为SOD。APX、SOD、CAT和POD 4种防御酶在清除活性氧过程中相互协调和补充，共同起清除活性氧、保护细胞及刺激次生产物合成的作用。而H2O2在介导三种激素刺激防御基因表达和次生产物合成中的起重要枢纽和关键联系点作用。.3、明确Ca2+通过参与白桦细胞防御系统启动、三萜途径关键基因（FPS、SS、SE、BPY、BPW、BPX等）表达而参与了 MeJA、SA和NO诱导三萜物质合成的过程。.4、明确MeJA、SA和NO信号可引发内源激素合成及其信号分子相互关系：SA的加入可促进MeJA的产生，除早期外，外源MeJA添加对内源MeJA也有促进作用；SA与NO在诱导NOS活性过程中更具协同作用；内源NO参与介导了MeJA和SA对白桦三萜合成的促进作用。.5、通过对MeJA诱导的消减文库的构建和NO诱导的白桦细胞转录组的分析，明确MeJA和NO诱导下差异表达的基因主要涉及信号传递、物质转化、合成及防御响应等过程。