【摘 要】
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绿原酸是我国传统中药材金银花抗菌抗病毒、抗癌、降脂降糖、抗氧化等作用的主要有效功能成分之一,在药品、食品、化妆品等领域有着广泛应用。近年来,人们越来越重视绿原酸的高效生物合成,并致力于探索绿原酸合成途径关键酶基因。本文以课题组前期建立的金银花悬浮细胞体系为研究对象,首先筛选高产绿原酸的诱导子并进行诱导条件优化;其次对诱导后与正常生长的细胞培养液中营养物质消耗规律进行了研究;最后利用Illumina
【基金项目】
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国家自然科学基金项目:金银花细胞悬浮培养生物积累咖啡酰奎宁酸的诱导调控及其分子机制,项目编号:31560452; 江西省科技计划项目:基于细胞悬浮培养技术高效生物积累CGA类物质工艺研究,项目编号:20151BBF60039
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绿原酸是我国传统中药材金银花抗菌抗病毒、抗癌、降脂降糖、抗氧化等作用的主要有效功能成分之一,在药品、食品、化妆品等领域有着广泛应用。近年来,人们越来越重视绿原酸的高效生物合成,并致力于探索绿原酸合成途径关键酶基因。本文以课题组前期建立的金银花悬浮细胞体系为研究对象,首先筛选高产绿原酸的诱导子并进行诱导条件优化;其次对诱导后与正常生长的细胞培养液中营养物质消耗规律进行了研究;最后利用Illumina Hiseq X Ten测序技术分析Me JA诱导作用下苯丙素代谢途径中的差异表达基因,分析出产绿原酸关键酶基因。主要试验结果如下:(1)金银花悬浮细胞体系高产绿原酸诱导技术及其产物积累规律的研究:悬浮细胞体系主要次生代谢产物为绿原酸、异绿原酸A、异绿原酸B和异绿原酸C,筛选出了Me JA、SA、UV三种高效诱导子,最佳诱导条件为Me JA终浓度200μmol/L、SA终浓度50μmol/L以及UV照射2h,此条件下绿原酸类物质总含量在干细胞中高达9.68%,所有产物中异绿原酸A含量最高,其次为绿原酸,诱导子的添加会稍影响悬浮体系细胞的生长,湿、干重分别减少22.54%、7.25%。(2)金银花悬浮培养液营养物质消耗规律的研究:营养素的消耗规律都是先快速下降,而后缓慢减少,诱导组的消耗量均比对照组的要慢。糖类中总糖的消耗速度慢于还原糖;氮源中铵态氮消耗速度快于硝态氮,且氮源的量到后期均有所回升,这与其他植物细胞消耗规律相似。大规模培养细胞可考虑调整这些物质的用量,或中途补加。(3)Me JA诱导作用下金银花悬浮细胞转录组测序分析:采用Illumina Hiseq X Ten测序平台分别对Me JA诱导不同时间(4h、10h、20h)以及对照组(0h)的金银花悬浮细胞进行转录组测序分析,共得到46858条Unigenes,Average Len、N50和N90分别为810.85bp、1304bp、326bp;将得到的Unigenes与KOG、NR、Swiss-Prot、Tr EMBL、KEGG、GO等数据库进行序列对比,有33286条(71.04%)得到成功注释,3827条基因被所有数据库注释,获得大量注释信息;诱导4h与0h、诱导10h与0h、诱导20h与0h之间的差异表达基因有12641、8134、4862条;分析出20个与CGA生物合成相关的Unigenes:TRINITY_DN15699_c4_g2(C4H)、TRINITY_DN15990_c3_g3(PAL)、T R I N I T Y_D N 1 4 3 3 3_c 0_g 1(H C T)、T R I N I T Y_D N 1 4 0 1 3_c 1_g 9(C 3’H)、TRINITY_DN13411_c1_g1(CAD)、TRINITY_DN14179_c1_g1(4CL)。金银花悬浮细胞中CGA可能的合成途径为C3’H羟基化生成CGA。为进一步研究CGA的诱导调控机制及利用基因工程高效生产绿原酸类物质提供参考。
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