课题基金 / 基金详情

藏药材巴朱品质调控机制与种质创新研究

批准号:
U20A20401
项目类别:
联合基金项目
资助金额:
260.0 万元
负责人:
兰小中
依托单位:
学科分类:
中药资源
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
兰小中

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
巴朱是藏药五根之上品,为珍稀濒危植物喜马拉雅紫茉莉的宿根,其有效成分为黄酮类化合物。针对巴朱黄酮类成分含量和宿根生物量这两个核心品质问题,本项目从遗传及环境两个层面对巴朱的品质调控机制开展研究。课题组在获得巴朱全基因组基础上,采用转录组-代谢组关联分析,明确巴朱黄酮类成分生物合成通路关键酶基因;筛选出潜在调控巴朱黄酮生物合成的转录因子MYB及宿根生长发育的SAUR基因,采用转基因方法验证其功能;同时,针对巴朱生长的关键环境因素干旱展开受控实验,探索干旱胁迫对巴朱内源激素、根系生长、基因表达及有效成分的影响;最后,利用巴朱转基因体系培育出黄酮类成分含量高且宿根生物量大的巴朱新种质,并对该种质开展有效性和安全性评价。本研究通过对巴朱有效成分生物合成和宿根生物量的调控研究,为揭示优质巴朱品质的形成机制奠定理论基础,为藏药新种质的培育提供研究模板。
英文摘要
Bazhu is a top-grade herb of Tibetan Five Root Herbs, which is the perennial roots of the endangered medicinal plant, Mirabilis himalaica. The active ingredients of Bazhu are various flavonoids. In view of the two core quality issues of Bazhu, the flavonoid contents and perennial root biomass, this project would carry out the research from genetic and environmental levels, respectively. Based on the sequenced genome of Bazhu, the key genes involved in flavonoid biosynthesis were investigated by the correlation analysis of transcriptome and metabolome. Additionally, the genes encoding MYB transcription factors controlling flavonoid biosynthesis and root-specific SAUR genes would be screened out, and their function could be employed by the transgenic technology. Meanwhile, the effects of drought stress on the endogenous hormones, root growth, gene expression, and active ingredients were investigated. Novel germplasm of Bazhu, with high levels of flavonoid production and large biomass of perennial root, will be developed. Furtherly, the medical effectiveness and safety of the above germplasm should be evaluated. Our work lays a theoretical foundation for revealing the formation mechanism of high-quality Bazhu through the investigation of the flavonoid biosynthesis and perennial biomass of Bazhu, and provides a research template for the cultivation of new germplasm of Tibetan medical plants.
巴朱是藏药“五根”之上品,其基原植物为珍稀濒危植物喜马拉雅紫茉莉,黄酮含量和根生物量是其品质的核心问题。本项目通过解析巴朱类黄酮生物合成与调控机制,挖掘根生物量调控基因,创制黄酮含量高且生物量大的巴朱新种质;研究巴朱传统药效的科学内涵,评估转基因与野生型巴朱的有效性和安全性。取得成果总结如下:.1、构建与完善了巴朱种质创制的底层数据与技术。完成了巴朱高质量基因组测序、组装与分析;建立了操作简便的不依赖组织培养遗传转化体系;通过多级色谱分离技术鉴定53个化合物(含16个新类黄酮)。.2、解析了环境因子调控巴朱类黄酮生物合成的分子机制。筛选并功能鉴定了多个类黄酮生物合成途径关键酶基因;解析了紫外通过多基因多靶点的方式协同正调控巴朱类黄酮生物合成的分子机制;鉴定了干旱胁迫调控类黄酮生物合成的信号网络。.3、挖掘了显著提升植物生物量的MhSAUR1和MhSAUR5基因,过表达可提高巴朱根鲜重6.29倍。.4、创制了黄酮含量高且生物量大的巴朱新种质。基于对巴朱类黄酮生物合成调控机制和SAUR基因研究,创制了黄酮含量提高2.39倍且生物量提升75%的复合性状新种质;.5、明确了巴朱传统药效的物质基础。药理学研究发现巴朱乙醇提取物通过抑制TLR4/MD2复合体形成,阻断MyD88/TRIF通路及NOX2内吞,降低炎症因子(TNF-α/IL-6)表达,改善急性肾损伤;EA部位激活PPARα上调CPT1A/ACOX1,促进脂质代谢并抑制炎症;进一步鉴定发现Boeravinone A/B/C为巴朱核心活性成分;.6、完成了巴朱种质的安全性和有效性评价。构建了巴朱类黄酮高分辨代谢谱,证实新种质与野生型之间在化合物种类上无差异,有效性与野生型基本一致;安全性评价显示转基因株系未引起肝肾损伤,HE染色证实脏器无病理异常。.本研究首次系统建立了巴朱种质创制的底层数据与技术,解析了环境因子调控药效物质合成的分子机制,创制了多个黄酮高含量/大生物量巴朱新种质,揭示了巴朱传统药效的科学内涵,为藏药资源可持续利用与深度开发提供了种质资源保障与理论基础,对高原药用植物研究具有示范意义。
红景天甙生物合成依赖的酪氨酸代谢支路途径研究
  • 批准号:
    81660628
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    37.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    兰小中
  • 依托单位:
鬼臼毒素生物合成途径上两个关键酶基因克隆与功能分析
  • 批准号:
    30640030
  • 项目类别:
    专项基金项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2006
  • 负责人:
    兰小中
  • 依托单位:
国内基金
海外基金