人参皂苷生物合成调控的研究进展

人参皂苷作为五加科人参属植物的一种次生代谢产物,因其广泛的生理药理活性,具有巨大的应用价值。本文主要介绍了人参皂苷生物合成途径及参与合成的关键酶类,并分别从细胞水平和分子水平探讨了通过添加生长素、诱导子,使用反义载体、RNA干扰技术等方法,对于人参皂苷生物合成进行调控,在阐述合成途径的基础上,为进一步调控人参皂苷的生物合成,提高产量,从而为工业化应用奠定良好的基础。     

西洋参氧化鲨烯环化酶基因家族的鉴定、组织表达特异性分析及PqOSC2基因的克隆

氧化鲨烯环化酶是催化三萜类皂苷合成的关键酶,通过全长转录组分析鉴定西洋参中氧化鲨烯环化酶,利用生物信息学方法对西洋参全装转录组数据库中OSC（氧化鲨烯环化酶）基因家族进行鉴定并对其进行蛋白基序、理化性质、表达特征分析。结果表明：从西洋参中共鉴定到15个西洋参OSC基因家族,系统发育分析将其分为7个亚族,组织特异性表达分析表明,OSC基因家族在不同部位具有4种表达模式,OSC与人参皂苷积累共表达分析表明,OSC基因家族与不同类型皂苷合成相关。试验还克隆得到与原人参三醇和人参皂苷Re合成正调控的PqOSC2基因全长序列,为进一步揭示氧化鲨烯环化酶家族在西洋参三萜皂苷合成作用机制提供依据。     

植物激素在人参皂苷生物合成中的作用及调控机制

植物激素在调控植物生长发育、环境适应及次生代谢中发挥着重要作用，尤其是在药用植物中的科学合理利用对促进其有效成分的形成具有良好效果。人参具有重要的药用价值，其有效成分人参皂苷的形成受各种环境因子的影响，而植物激素作为植物对环境条件适应的调节剂，在调控人参皂苷生物合成中发挥重要作用。文章归纳分析了茉莉酸、水杨酸、生长素、脱落酸和赤霉素在人参皂苷生物合成中的作用及调控机制，指出植物激素作为信号分子介导人参皂苷生物合成途径中的关键酶活性或基因差异表达，从而影响人参皂苷的合成，并初步绘制了茉莉酸、水杨酸、生长素、脱落酸和赤霉素调控人参皂苷积累示意图，同时展望未来植物激素在药用植物中应用的研究方向，为在生产实践中推进中药材“高产优质”种植提供参考和借鉴。     

人参SQS和SE酶基因的克隆及其表达载体的构建

鲨烯合酶(SQS)和鲨烯环氧酶(SE)是人参皂苷生物合成过程中的关键酶。以五年生人参叶片为供试材料提取总RNA,根据GeneBank上已发布的SQS和SE基因登录号(AB010148和AB122078),查找对应序列并设计特异性引物,运用RT-PCR方法,通过构建pMD18-T重组质粒、测序分析,成功克隆到大小分别为1440bp的SQS基因和1780bp的SE基因。同时还构建了这2个基因的表达载体pCAMBIA1301-SQS和pCAMBIA1301-SE,从而为分子水平上探讨三萜皂苷生物合成机理及其在药用植物中的应用提供试验材料。     

竹节人参角鲨烯合成酶基因的克隆与生物信息学分析

人参(Panax ginseng C.A.Mey.)属于五加科(Araliace-ae)人参属(Panax)植物,是传统的名贵中药材,人参属的所有植物均具有较高的药用价值,其主要活性成分是皂苷[1-2]。人参根的总皂苷含量为2%～7%,而竹节人参(Panax japonicus C.A.Mey.)根的总皂苷含量高达15%以上,约为前者的2～7倍、西洋参的3倍,是总皂苷含量最高的人参属植物[2-3]。人参皂苷属于类异戊二烯代谢途径三萜类合成支路的     

植物三萜皂苷生物合成及关键酶鲨烯合酶的研究进展

三萜皂苷(triterpenoid saponins)是一类重要的植物次生代谢产物,有抗菌和抗虫害的作用,可用作药物,具有重要的商业价值.三萜皂苷含量和组成的变化又取决于三萜皂苷合成途径中的一些关键酶及其在细胞中的表达水平.鲨烯合酶(Squalene syntase,SS)是三萜皂苷生物合成的第一个关键酶,其含量和活性决定了后续产物的产量.因而若能在分子水平上实现对SS的调控,将为人工大量生产三萜皂苷提供可能.全文综述了三萜皂苷的生物合成途径及该途径的关键SS的研究进展.     

人参皂苷生物合成的研究进展

人参皂苷是药用植物人参的主要生物活性成分,其具有抗疲劳、提高免疫力等滋补效果,已得到十分广泛的应用;由于人参栽培的困难和人参细胞、组织培养的低生产效率,利用代谢工程手段来提高人参皂苷生物合成能力成为近年来人参研究的热点之一。因此,文中综述了人参皂苷生物合成方面国内外的最新进展,为人参皂苷的进一步研究奠定基础。     

三种人参属药用植物种子生根过程胚乳中人参皂苷的变化

采用高效液相色谱-质谱联用技术对3种人参属药用植物种子生根过程胚乳中人参皂苷的变化进行了鉴定。结果表明,在人参胚乳中共鉴定出8种人参皂苷,西洋参中鉴定出8种人参皂苷,三七中鉴定出5种人参皂苷。在三者种子生根的过程中,胚乳中的皂苷含量总体呈上升趋势。当胚根伸长至5 mm时,人参、西洋参中皂苷含量上升不再明显,有些皂苷含量开始减少,但三七未出现上述现象。     

人参叶片中人参皂苷含量、关键酶基因表达和生态因子的相关性分析

【目的】明确人参皂苷生物合成的生理生态机制,揭示生态因子和遗传因素与药材质量的关系。【方法】以4年生不同生长时期的人参叶为试验材料,用HPLC法测定人参叶中8种单体人参皂苷(Rg_1、Re、Rf、Rb_1、Rb_2、Rb_3、Rc和Rd)含量;实时荧光定量PCR法测定7个参与人参皂苷合成的关键酶基因(HMGR、FPS、SS、SE、DS、β-AS和CYP716A47)的表达量;通过相关性和灰色关联度分析生态因子和人参皂苷合成关键酶表达对人参叶中皂苷合成和积累的影响。【结果】7月13日—9月29日人参皂苷合成关键酶基因表达活跃,各个关键酶之间有协同增减的趋势;人参叶中单体皂苷含量最高的是Re和Rg_1,在果后参根生长期(8月31日—9月13日)分别达到最大值60.30和39.38 mg·g~(-1);温度、光合有效辐射、土壤水势、相对湿度与叶中人参皂苷含量显著相关(P0.05);人参叶中HMGR基因的表达与Rb_2含量显著负相关(P0.05),SS基因的表达与Rg_1、Re含量显著负相关(P0.05),β-AS基因的表达分别与Rc、Rb_2含量呈显著(P0.05)、极显著(P0.01)负相关;温度、光合有效辐射、土壤水势和相对湿度与人参皂苷含量灰色关联度较高,达到0.727 9~0.871 1。【结论】在生态因子调控下,人参皂苷合成关键酶基因的表达影响人参皂苷的合成与积累。     

多组学技术在人参属药用植物抗根部病害研究中的应用

人参、西洋参和三七是五加科人参属中典型的代表性药用植物,均为我国名贵中药材。根部病害是影响人参属药用植物发展的重要因素。目前,多组学技术在植物抗病育种中的应用越来越广泛。本文从基因组、转录组、蛋白质组和代谢组学4个方面综述了人参、西洋参和三七抗根部病害研究进展,以期为这3种药用植物的抗病育种研究提供借鉴。     

赤芝发酵西洋参菌质的有效成分含量测定

利用赤芝发酵西洋参须根,对产物-菌质成分进行了测定。结果表明:菌质人参皂苷含量为7.6%,高于发酵基质,灵芝三萜酸含量为0.02%,低于赤芝子实体;单体人参皂苷Rb1、Rc、Rb2、Rb3含量显著低于基质,Rd含量明显增加,含有稀有皂苷C-K,其含量高达9.65 mg/g。菌质中含有人参皂苷和灵芝三萜酸双重药效成分。     

不同比色法测定植物源总三萜皂苷含量的对比

为建立多种植物混合提取液总三萜皂苷含量的测定方法,通过比较无患子、艾草、皂荚及茶籽粕4种植物源三萜皂苷与人参皂苷Rh_2在4种显色体系(高氯酸、浓硫酸-甲醇、香草醛乙醇-浓硫酸、香草醛冰醋酸-高氯酸-冰醋酸)中最大吸收波长的差异,选择差异最小的体系作为最佳显色体系测定这4种植物源总三萜皂苷。结果表明:高氯酸作为显色体系测得的4种植物源三萜皂苷与人参皂苷最大吸收波长的差异最小,作为最佳的检测系统。当无患子、艾草、皂荚及茶籽粕以重量比为2.0∶2.0∶1.0∶1.5,测得混合提取液总三萜皂苷含量为(166.2012±2.2615)mg·g~(-1)。说明高氯酸法简便、可靠且重复性好,可作为无患子、艾草、皂荚及茶籽粕等混合提取液总三萜皂苷含量的测定方法。     

人参皂苷生物转化的研究进展

人参皂苷和稀有人参皂苷是人参属植物的主要活性成分,而稀有人参皂苷具有极高的药理活性,但是在人参属植物中的含量较低,因此通过生物转化得到稀有人参皂苷具有一定的研究价值。目前已有食品级微生物和各种糖苷酶、蜗牛酶等应用到人参皂苷的生物转化中。综述了人参皂苷的种类及功效、酶法和微生物转化法转化人参皂苷的工艺条件和产物,为稀有人参皂苷的大批量工业化生产提供有益的参考。     

人参鲨烯环氧酶基因的克隆与序列分析

以五年生人参根组织为试验材料,提取总RNA,反转录合成cDNA,利用RT-PCR法对人参鲨烯环氧酶(SQE)基因的cDNA进行克隆及序列分析,初步探讨人参皂苷生物合成途径中的影响因子。结果表明:获得人参SQE基因全长片段大小为1 636 bp,开放阅读框长1 611 bp,编码536个氨基酸残基,与其他植物核苷酸序列具有较高同源性,其中与三七、龙牙惚木、刺五加同源性分别为98%、96%、90%。     

酵母菌对高含量人参皂苷的转化及其分子鉴定

人参皂苷尤其是稀有人参皂苷具有重要的药理活性,但在人参中含量极其稀少。本研究运用高效液相色谱技术,对两株酵母发酵液的粗酶提取物转化高含量人参皂苷Rb1和Rc生成稀有皂苷Rd和Rg3进行了分析,并通过对酵母菌株18S rDNA的克隆和序列分析对以上菌种进行了初步分类鉴定。结果显示,两株酵母菌均可产生水解Rb1生成Rd及其他产物的人参皂苷糖苷酶,也均可产生水解Rc形成Rg3及其他产物的人参皂苷糖苷酶;Rc转化形成Rg3并非Rc转化的主要途径;两株酵母菌株在分类地位上均属于酵母菌属。     

微生物转化人参皂苷Rc和Rd的研究

人参皂苷尤其是稀有人参皂苷具有重要的药理活性,但在人参中含量极其稀少.通过运用薄层层析和高效液相色谱分析技术,对4种真菌转化人参皂苷Rc和Rd生成稀有皂苷的代谢作用进行分析,结果显示4种真菌均具有较强转化人参皂苷Rc和Rd的能力.其中,转化人参皂苷Rc的主要代谢途径推测为Rc→Mc1→Mc→CK→PPD;而在转化人参皂苷Rd的过程中可能存在2条代谢途径,其中主要途径推测为Rd→F2→CK→PPD,而另一条途径则由人参皂苷Rd直接转化为Rg3.试验结果为进一步通过优化试验条件积累代谢产物Rg3或CK,以及分离纯化相应的人参皂苷糖苷酶提供了良好基础.     

菌株CG2对三七总皂苷的微生物转化及其转化机理

人参皂苷是人参属植物的主要组成成分,具有药理和生物活性.实验发现从土壤中筛选到的菌株CG2具有很高的β-葡萄糖苷酶活性,可以有效地将三七总皂苷转化为次级代谢物,并提出了生物转化途径.经形态学和16S rDNA基因序列分析,属于巨型芽孢杆菌属.     

人参皂苷生物合成及调控功能基因研究进展(2)

三萜类化合物是重要的药用活性成分,其生物合成相关功能基因研究是调控这些化学成分生物合成和积累的重要理论依据。人参是重要的经济植物,具有很高的药用价值。开展人参功能基因研究有利于进一步探究人参生长发育、代谢调控的生理生化过程。本文总结了近年来人参皂苷生物合成相关功能基因的研究成果,并对三萜类化合物生物合成相关功能基因的研究方法进行了总结,对人参皂苷生物合成相关功能基因研究方法进行了展望。     

人参皂苷生物合成及调控功能基因研究进展(1)

三萜类化合物是重要的药用活性成分,其生物合成相关功能基因研究是调控这些化学成分生物合成和积累的重要理论依据。人参是重要的经济植物,具有很高的药用价值。开展人参功能基因研究有利于进一步探究人参生长发育、代谢调控的生理生化过程。本文总结了近年来人参皂苷生物合成相关功能基因的研究成果,并对三萜类化合物生物合成相关功能基因的研究方法进行了总结,对人参皂苷生物合成相关功能基因研究方法进行了展望。     

基于ITS2条形码的人参属物种鉴定研究

人参属植物种类繁多,多数具有重要的生物学及药用价值。采用植物DNA条形码候选序列之一的ITS2片段鉴定人参属药用植物。结果表明,ITS2基因区通用性强,序列在人参属物种间差异较大,属内变异位点为41个,保守位点189个,种内遗传距离为0~0.004,种间遗传距离为0.006~0.098,平均遗传距离为0.044。基于K2P模型构建的系统发育树(NJ树)显示,同一物种均聚为一类。因此,ITS2作为DNA条形码能够有效地区别人参属物种,为人参属药材及其伪混品的鉴定提供基础。