问题:
关键词:丹参,肉桂酰辅酶A还原酶,咖啡酸-3-O-甲基转移酶还原酶,RNAi,木质素
● 参考解析
丹参(Salvia miltiorrhiza Bunge)是一种在我国广泛分布的常见药用植物,作为一种传统中药材,其药用部位主要为根。被广泛应用于心脑血管、月经不调以及各种炎症等疾病的治疗。根据药理学研究,丹参的有效成分主要分为两大类:一类为脂溶性的丹参酮类化合物,包括丹参酮I、丹参酮ⅡA、隐丹参酮、丹参酸甲酯、二氢丹参酮等;另一类为水溶性的酚酸类物质,包括丹参素、紫草酸、丹酚酸以及迷迭香酸等。根据现代药理学表明水溶性成分具有显著药理活性,同时传统用药大都采用水煎法,近年来的热点已逐渐从对丹参脂溶性化合物的研究转移到对丹参水溶性酚酸类物质的研究上。已有实验表明,丹参中水溶性物质的合成与苯丙烷代谢途径相关。本研究选取苯丙烷类代谢途径中的两个关键酶,肉桂酰辅酶A还原酶(Cinnamoyl -CoA reductas, CCR)和咖啡酸-3-O-甲基转移酶还原酶(Caffeic acid O-methyltransferase, COMT),对其采用RNAi的手段研究其功能,初步探讨CCR基因和COMT基因与丹参次生代谢物与木质素合成之间的关系,为阐明丹参水溶性成分合成途径提供依据,同时,为进一步利用基因工程改良丹参品种、提高丹参有效成分的含量等奠定基础。
主要的研究方法和结果如下:
1. 选取CCR基因和COMT基因上一段长为296bp和340bp的片段作为靶片段,构建了丹参CCR基因和COMT基因的RNAi载体pPART27/CCR, pPART27/COMT。利用农杆菌介导的叶盘转化法,将载体pPART27/CCR, pPART27/COMT转入丹参中,经50mg/L卡那霉素筛选以及PCR检测获得了18株和21株阳性转基因株系。
2. 对阳性转基因植株的表型进行了观察,用间苯三酚对转基因植株的茎切片进行染色,与对照植株相比,转基因植株中总木质素的含量表现为不同程度的下降。用KMnO4对干涉体植株的茎切片进行染色,观察S-型木质素含量的变化情况,结果表明,大多数转基因植株的S-型木质素含量略有下降。
3. 用GC-MS分析CCR和COMT干涉体中,木质素单体含量的变化。结果表明,不同的阳性株系中,木质素单体的含量均有不同程度的下调。
4. 用Gravimetric methods, Klason lignin方法对阳性植株中的总木质素含量进行检测,同时分别检测克拉森木质素含量和酸可溶性木质素的含量。结果显示,CCR中克拉森木质素含量降低,酸可溶性木质素含量上升;COMT中,卡拉森木质素含量有所下降,而酸可溶性木质素中,大部分上升,小部分下降,表现为不一致性,可能与基因表达量相关。
5. 对转基因株系中的水溶性酚酸类物质进行了HPLC分析,将CCR, COMT的根和叶分别与对照植株相比较,其结果出现不一致性。
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