【摘 要】
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芡实（Euryales Semen）,为睡莲科植物芡Euryale ferox Salisb.的干燥成熟种仁;入脾、肾经,具益肾固精,补脾止泻,除湿止带功效;临床主治遗精滑精,遗尿尿频,脾虚久泻,白浊,带下。芡实在我国分布广泛,不同产地芡实存在性状等品质差异。性状的改变源于上游基因、转录、蛋白等的变化,同时伴随代谢物的改变。代谢物是药材品质的物质基础——多糖等大分子能抗肿瘤,小分子能降血糖、抗氧化
【基金项目】
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国家自然科学基金（面上项目,81773854）；
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芡实（Euryales Semen）,为睡莲科植物芡Euryale ferox Salisb.的干燥成熟种仁;入脾、肾经,具益肾固精,补脾止泻,除湿止带功效;临床主治遗精滑精,遗尿尿频,脾虚久泻,白浊,带下。芡实在我国分布广泛,不同产地芡实存在性状等品质差异。性状的改变源于上游基因、转录、蛋白等的变化,同时伴随代谢物的改变。代谢物是药材品质的物质基础——多糖等大分子能抗肿瘤,小分子能降血糖、抗氧化等。《中国药典》（2020年版一部）规定合格的芡实需符合水溶性浸出物不得少于8%;然而,除了汤剂形式,芡实还可制备成丸剂（如水陆二仙丹）、散剂（如芡实茯苓牛角散）、颗粒剂（芡实水提浸膏）等,这说明水溶性物质无法充分体现芡实的品质和疗效。芡实代谢组成复杂,以有限的几个成分含量来评价芡实品质也欠全面;从整体代谢组成角度出发,构建芡实特色的品质评价标准,才能反映其“益肾固精”、“补脾止泻”等功效的品质所在。同时,芡实品质的形成离不开外部环境和自身遗传。深入探索外因、内因和芡实品质形成之间的关联,做好源头把控、着重过程管理、加强结果检测,才能建立健全芡实品质评价体系。因此,本研究以不同产地芡实为研究对象,采用整体代谢组学研究其性状差异,通过转录组学筛选其性状改变的上游基因,同时关联分析外部环境对芡实品质的影响,将现代技术与统计分析相结合,外因与内因相关联,建立多角度的芡实品质评价体系。具体研究内容如下:一、文献综述梳理芡实的历史脉络,归纳总结芡实已知化学成分,总结其药理作用和临床应用,了解目前芡实基因层面的研究现状。二、芡实品质分析测定不同产地芡实性状指标,发现芡实大小差异明显,采用近红外光谱技术探索不同产地芡实品质,结果表明近红外光谱分析无法对不同产地芡实进行有效区分;使用UFLC-Triple-TOF-MS/MS技术,结合质谱数据库初步识别177个小分子代谢产物,包含类黄酮、有机酸、苯丙素类等。利用多元统计方法,分析芡实代谢组整体变化规律。结果表明,芡实主要代谢物淀粉与芡实大小呈现关联变化趋势,芡实性状大小差异和淀粉含量变化对芡实小分子的整体影响较小。芡实的疗效取决于其品质,通过网络药理学探讨了芡实疗效发挥的潜在机制,挖掘品质相关的物质基础,从而为其临床应用提供参考。三、环境因素对芡实品质的影响基于芡实代谢组构建化合物RSD-数量波动关系,探索背后的环境影响。结果提示相比于中部产地（黄河与长江之间地带）,北部产地（黄河以北地带）和南部产地（长江以南地带）的环境波动程度较小,芡实能更快适应外部环境;关联分析环境因素与芡实性状,结果表明尺寸大小与温度呈现正相关。采用UFLC-QTRAP-MS/MS技术,将芡实初生代谢物（氨基酸、核苷酸）和次生代谢物（黄酮、有机酸）与环境因素进行关联分析,结果表明环境因素影响初生、次生代谢物累积,其潜在影响方式为环境调整基因转录与蛋白翻译,改变次生代谢物阿魏酸、乔松素等累积量,促进芡实适应环境并调整生长素等物质外排,最终导致芡实大小差异和品质形成。四、影响芡实品质的上游基因AGPase研究采用转录组学,研究了芡实品质相关的遗传基因。采用本地blast筛选出芡实基因组中,12条促进α-1,4-糖苷键形成的AGPase基因,并对其中关键基因EfGLGL2进行克隆与测序。对EfGLGL2基因编码蛋白进行生物信息学分析,预测理化性质、三级结构、四级结构;利用Glide半柔性分子对接探究该蛋白催化位点潜在活性,结果表明该蛋白和葡萄糖-1-磷酸（G1P）等分子对接活性良好,具有潜在催化功能。
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