2种类型膜荚黄芪主要药效成分含量及关键酶基因表达量差异研究

目的以2年生2种类型膜荚黄芪Astragalus membranceus(绿茎有毛膜荚黄芪、紫茎有毛膜荚黄芪)根、茎、叶为实验材料,探究其主要药效成分含量及其生物合成途径中关键酶基因表达量的差异,为药材膜荚黄芪资源合理利用及其优良品种选育选育提供科学的理论参考。方法使用HPLC检测膜荚黄芪根、茎、叶中黄芪甲苷与毛蕊异黄酮葡萄糖苷的含量,使用紫外分光光度计检测膜荚黄芪根、茎、叶中总皂苷含量,采用实时荧光定量PCR检测其根中皂苷生物合成过程中关键酶乙酰辅酶A乙酰基转移酶(AATC)、3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A合酶(HMGS)、3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGR)、异戊二烯焦磷酸异构酶(IDI)、法尼基焦磷酸合酶(FPS)、鲨烯合酶(SS)、鲨烯环氧酶(SE)、环阿尔庭烷合酶(CAS)基因的表达量。结果紫茎膜荚黄芪根中黄芪甲苷含量始终高于绿茎膜荚黄芪;在生殖生长期时,绿茎膜荚黄芪根中毛蕊异黄酮葡萄糖苷含量高于紫茎膜荚黄芪,而枯萎期二者变化浮动较大;绿茎膜荚黄芪根中总皂苷含量普遍高于紫茎膜荚黄芪。AACT、FPS、HMGS基因表达量与绿茎膜荚黄芪总皂苷含量呈显著相关(P<0.05),IDI基因表达量与总皂苷含量呈极显著相关(P<0.01),说明这4个基因在绿茎膜荚黄芪总皂苷合成中具有重要影响;HMGR基因与紫茎膜荚黄芪总皂苷呈显著相关(P<0.05),其他基因与紫茎膜荚黄芪皂苷含量均有相关性,但未达到显著水平。结论探究了2种类型黄芪3种主要药效成分的动态变化和皂苷类化合物关键酶基因的表达,为黄芪皂苷类化合物合成生理生态机制的明晰、膜荚黄芪资源合理利用及优良品种选育提供了科学的理论依据。

黄芪属植物DNA条形码与聚类分析的研究

目的通过分析吉林产10种黄芪属植物的ITS2、matk、rbcL、psbA条形码序列,为黄芪属植物的物种分类鉴定及其亲缘关系提供理论依据。方法共收集30份样品,以ITS2、matk、rbcL和psbA作为条形码序列,对黄芪属10种植物提取基因组DNA、PCR扩增并进行双向测序。所得序列结果经校正处理后,并对其进行聚类分析。结果ITS2、matk、rbcL和psbA4种片段,单独的每一种片段并不能将10种植物全部鉴别出来,只能鉴别出部分植物,即蒙古黄芪A.membranceus var.mongholicus、扁茎黄芪A.complanatus、糙叶黄芪A.scaberrimus、华黄芪A.chinensis、草木樨黄芪A.melilotoides、细叶黄芪A.angustissimus、兴安黄芪A.dahuricus、新巴黄芪A.hsinbaticus;由聚类分析结果可知,以锦鸡儿Caraganasinica为外类群,10种植物中,华黄芪为单独1支,细叶黄芪与扁茎黄芪聚为1支,糙叶黄芪、斜茎黄芪与新巴黄芪聚为1支,膜荚黄芪A.membranceu、蒙古黄芪与草木樨黄芪聚为1支,并且这3者与兴安黄芪关系较近。结论ITS2+rbcL+psbA组合可以将8种黄芪属植物鉴别出来。聚类分析结果显示10种黄芪属植物被划分为5支,该聚类分析结果与《中国植物志》中10种黄芪属植物的传统分类相一致。

生态因子对黄芪甲苷合成及其关键酶基因表达的影响

以二年生膜荚黄芪为试验材料,探究生态因子对膜荚黄芪根中黄芪甲苷含量及其关键酶基因表达量的影响。测定二年生黄芪的黄芪甲苷含量,并采用实时荧光定量PCR分析黄芪甲苷合成途径中7个关键酶:乙酰辅酶A乙酰基转移酶(AACT)、甲羟戊酸激酶(PMK)、甲羟戊酸焦磷酸脱羧酶(MVD)、异戊二烯焦磷酸异构酶(IDI)、法尼基焦磷酸合酶(FPS)、角鲨烯合酶(SS)、角鲨烯环氧酶(SE)基因表达量。结果表明:光合有效辐射、土壤湿度、温度、降雨量、最大降雨强度均会影响根部黄芪甲苷合成,其中温度和光合有效辐射与黄芪甲苷含量呈显著正相关(P<0.05),土壤湿度、降雨量、最大降雨强度与黄芪甲苷含量呈负相关。黄芪甲苷合成关键酶基因在黄芪甲苷积累的重要时期表达较高,黄芪甲苷合成关键酶基因的表达相互影响,膜荚黄芪根中关键酶基因的表达对黄芪甲苷积累大多为正相关关系;其中PMK基因与黄芪甲苷含量呈显著正相关(P<0.05),为主要调控基因。