论文部分内容阅读
银杏(Ginkgo bilobaL.)是古老的裸子植物,从2.8亿年前出现一直延续至今。作为植物界的“活化石”,银杏不仅是常见的园林观赏树种,也是重要的药用植物。银杏叶片药用有效成分以次生代谢物黄酮类为主,目前银杏叶黄酮类提取主要是通过采收银杏叶片,经过烘干、加工和提取而成,提取工艺复杂,且叶片有效成分还受到种植环境、栽培措施以及采叶母树年龄影响,制约了银杏叶提取物产业的发展。因此,如何通过组织培养法工厂化生产银杏黄酮类化合物,以及研究其生物合成途径及代谢调控,是值得研究的新方向。本研究以银杏愈伤组织为试验材料,通过对愈伤组织的观察评估与生理指标测定,筛选出最适宜培养的外植体与接种方式,在此基础之上,逐步筛选出初代培养、继代培养最适合愈伤组织生长的培养基配方,通过外源处理和比较转录组研究,分析外源处理促进愈伤组织中黄酮类化合物积累的机理。主要取得以下结果:(1)在初代培养中,选择叶片、茎段、成熟胚等外植体,调整激素配比,进行愈伤组织诱导正交试验。愈伤组织诱导时间:茎段<成熟胚<叶片。愈伤组织状态:叶片愈伤组织松散易碎;茎段、成熟胚愈伤组织致密。叶片外植体适宜接种方式:选择叶片中部或边缘部位,以正面朝上的方式进行接种。初代培养最适宜诱导的培养基:茎段:1/2 MS+1.0 mg·L-1 NAA+1.0 mg·L-1 6-BA+0.5 mg·L-1 KT;叶片:MS+4.0 mg·L-1 NAA+2.0 mg·L-1 KT;成熟胚:MS+2.0 mg·L-1 NAA+1.0 mg·L-1 KT。(2)选择叶片初代培养中的愈伤组织,进行继代培养,采用单因子试验处理,评估AC、PVP、VC对于延缓叶片愈伤组织褐化现象的影响。结果显示:较低浓度的防褐化剂都有较明显的抗褐化效果。其中,VC0.002 g·L-1与AC0.5 g·L-1抗褐化效果最好,愈伤组织湿润粘性,有利于后期再次继代培养。PVP0.5 g·L-1短期内对愈伤组织有一定的增殖作用,愈伤组织呈干燥松散状态,不利于继代培养。(3)选择叶片继代培养中的愈伤组织,采用单因子试验处理,评估苯丙氨酸、水杨酸、柚皮素3种外源物质对于愈伤组织总黄酮积累的影响。研究表明,3种外源物质加入对于愈伤组织增重无显著效果,较高浓度下均抑制其生长。但加入柚皮素处理后,总黄酮含量显著提升,柚皮素浓度为100 μg·L-1时,总黄酮含量最高。(4)对外源处理下的愈伤组织进行转录组测序。选取同期对照组、水杨酸200 μg·L-1与柚皮素100 μg·L-1三个处理组,每个处理均进行三次生物学重复。共获得44,701,740、46,130,540、39,390,334、44,476,742、42,503,074、42,164,488、43,950,350、47,843,736、45,050,566 条 Clean reads。测序错误率低于 0.03%,Q20 在 97.21%之上,Q30 在 92.32%之上,GC含量在44.2-45.55%之间。(5)共筛选出5595条差异基因,通过聚类分析,在GO功能注释差异基因主要富集在铁离子结合(iron ion binding)、跨膜运输(transmembrane transport)、辅酶绑定(coenzyme binding)等。KEGG功能注释差异基因主要富集在半乳糖代谢(Galactose metabolism)、丙酮酸代谢(Pyruvate metabolism)、苯丙代谢(Propanoate metabolism)等代谢通路与植物激素信号转导(Plant hormone signal transduction)。在黄酮合成通路中,鉴定到一些关键酶基因如PAL(Gb 01672)、4CL(Gb19734)、DFR(Gb29686)、LAR(Gb08047)、ANR(Gb24242)、CHS(Gb19005)等呈显著上调表达。