唇形科植物黄芩(Scutellaria baicalensis Georgi.)是一种常用中药材,其主要活性成分为黄酮类化合物,包括黄芩苷、黄芩素、汉黄芩苷、汉黄芩素等。活性成分含量是衡量中药材质量的重要指标,在栽培过程中受到多种因素的影响,包括发育阶段、环境和栽培条件等。如何对这些因素进行优化以提高栽培药材活性成分的含量是日前研究的热点之一。本研究以黄芩为研究对象,围绕中药材采收期研究,分析不同生长发育阶段对黄芩质量、产量与活性成分积累的影响,结合活性成分合成关键酶基因的表达水平,并对物候期影响黄芩活性成分积累的机制进行探讨,在此基础上确定黄芩活性成分积累的关键时期及最佳采收期。选择在黄芩道地产区承德进行生产性试验,初步建立适合黄芩的化控生产规程。并对黄芩苷生物合成途径的关键酶基因进行解析、克隆及重组表达,验证其功能,从而为构建生产黄芩有效成分的工程菌建立基础。本研究基于以上目的和内容,得到以下结论：1.确立黄芩生长的关键物候期及最佳采收期据本草记载黄芩采收“二月八月采根,暴干用之”,但长期以来黄芩最佳采收期尚无定论。本研究采用化学、生态学、植物物候学和统计学等多学科手段研究黄芩在不同生长发育阶段形态、质量产量及基因表达水平的变化规律,并结合前人对气候、土壤等环境因子与其产量和质量关系的研究,发现展叶期和枯黄期是黄芩活性成分积累的主要时期,与我国北方地区早春和晚秋基本一致,而枯黄期黄芩地下部分的生物量最高,且活性成分积累的含量也很高,最适宜采收。2.植物生长调节剂缩节胺对黄芩活性成分积累的影响及应用在细胞受控试验、盆栽植物受控试验、田间试验水平上,分别利用植物生长调节剂赤霉素、缩节胺分析其对黄芩生长发育和活性成分积累的影响,结合黄芩采收与活性成分积累的最佳物候期设计黄芩化学控制生产规程,并在黄芩道地产区承德进行生产性试验。试验结果表明,喷施浓度为100mg·L-1的缩节胺可以有效地提高黄芩的产量和活性成分的积累,且对药材体外抗氧化活性没有显著影响。3.黄芩苷生物合成基因功能的初步研究本研究通过黄芩cDNA文库克隆得到F6H及UBGAT两条关键酶基因,通过生物信息学分析结果表明SbF6H包含1002bp开放阅读框,与番茄(Solanum lycopersicum)(NP_OO1233840)氨基酸序列的相似性达到76%；SbUBGAT包含1431bp开放阅读框,与紫苏(Perillafrutescens)(BAG31952)氨基酸序列的相似性达到71%。然后目的基因连接表达载体pET-32a(+),构建重组质粒pET-F6H及pET-UBGAT,转化宿主菌E.coli BL21(DE3),30°C0.4mmol-L-1IPTG诱导4h后,可表达出分子量约为54kD及72kD的重组融合蛋白,其具体的生物学功能还需进一步研究。