uv-b胁迫下黄花蒿基因表达差异及青蒿素生物合成的研究

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1、SOOCHOWUNIVERSITY硕士学位论文籲警论文题目UV-B胁迫下黄花蒿基因表达差异及青蒿素生物合成的研究研究生姓名潘魏松指导教师姓名王剑文专业名称微生物与生化药学研究方向药物生物合成与调控论文提交日期20丨5年4月UV-B胁迫下黄花蒿基因表达差异及青蒿素生物合成的研究中文摘要UV-B胁迫下黄花蒿基因表达差异及青蒿素生物合成的研究中文摘要青蒿素是从药用植物黄花蒿（ArtemisiaannuaL.）中提取的含有过氧桥键的新型倍半萜内酯类化合物，对治疗疟疾、特别是脑型疟疾和抗氯喹恶性疟疾疗效显著，且毒副作用较小。目前青蒿素的主要来源是从黄花蒿植

2、株中提取，但是野生黄花蒿资源日益匮乏且青蒿素含量偏低，限制了其大规模生产应用。研究发现许多生理生态因子都影响活性代谢产物的生物合成，青蒿素的生物合成受到一系列生物及非生物胁迫的影响。中波紫外线（UV-B）辐射（280~320nm）是太阳光的组成部分，作为一类重要的光生态因子，对人类、动物、植物和生态系统均具有显著影响。近年来，药用植物对UV-B刺激的反应，以及UV-B刺激后植物体内活性代谢产物的积累是植物次生-2-1代谢领域研究的热点。本课题研究了低剂量的UV-B（1.44kJmd）对黄花蒿植株中基因表达及青蒿素生物合成的诱导调控作用，并通过基因

3、芯片技术和相关生理生化实验对诱导机制做了初步探讨。本研究主要包括以下三方面的工作：首先研究了黄花蒿植株在UV-B处理下相关生理指标的变化，胁迫处理10天后，处理组活性代谢产物青蒿素含量比对照组上升了30.5%，叶片中的光合色素含量增加，通过伊文思蓝染色法检测到叶片细胞死亡增加。为了阐明UV-B的诱导机制以及全面地研究UV-B处理后黄花蒿转录组的总体响应，通过整合黄花蒿相关转录组信息设计了一款集成43692个探针的基因芯片，并利用基因芯片技术检测了UV-B对黄花蒿基因表达谱的影响。芯片实验发现了358个差异表达的基因，其中172个上调，186个下调

4、。通过生物信息学软件和相关数据库分析差异表达基因，发现几类可能在黄花蒿UV-B响应中发挥重要作用的基因，包括氧化还原反应相关酶基因、次生代谢物合成相关酶基因、响应脱落酸刺激相关基因。最后，本课题通过一系列生理生化实验进行黄花蒿UV-B胁迫响应机制的探讨。通过化学反应显色等方法测定了信号物质活性氧的含量和抗氧化酶系的活力，结果显示：UV-B胁迫下，黄花蒿叶片中的活性氧（过氧化氢和超氧阴离子）含量显著上升，I中文摘要UV-B胁迫下黄花蒿基因表达差异及青蒿素生物合成的研究过氧化物酶活力显著提高。通过ELISA方法测定了黄花蒿叶片中内源植物激素脱落酸的含

5、量，发现在处理第8天和第10天显著高于对照组，分别达到对照的2倍和1.5倍。综上所述，本课题首次从转录组水平全面研究了药用植物黄花蒿对UV-B胁迫的-2-1响应。研究发现使用低剂量的UV-B照射（1.44kJmd）处理黄花蒿盆栽苗可以提高青蒿素的含量。我们分析筛选出与黄花蒿UV-B胁迫响应相关的基因，并研究了活性氧等信号物质在UV-B胁迫下的动态变化。本研究为有效利用UV-B刺激青蒿素合成以及研究黄花蒿UV-B胁迫响应机制提供了参考和依据。关键词：中波紫外线；黄花蒿；青蒿素；微阵列芯片；基因表达作者：潘魏松指导教师：王剑文IIUV-B胁迫下黄花蒿

6、基因表达差异及青蒿素生物合成的研究英文摘要ThetranscriptomeresponsesinvolvedinartemisininbiosynthesisinArtemisiaannuaL.underUV-BradiationAbstractArtemisinin,anendoperoxidesesquiterpenelactoneproducedbythetraditionalChinesemedicinalherbArtemisiaannuaL.,isaneffectivedrugagainstcerebralmalariaandchlo

7、roquine-resistantstrainsofPlasmodiumfalciparum.Thereisanenormousdemandforartemisininsupplyallovertheworld.However,itslowcontentinA.annualimitsthecommercializationofartemisininproductiongreatly.Attemptsweremadetoimprovetheartemisininproductionbyoptimizingchemicalandphysicalenv

8、ironmentalfactorsorbyelicitationofabioticandbioticfactors.Ultraviole