当归内生菌促进其活性成分积累的机理研究

基于微生物和植物相互作用影响植物次生代谢产物积累的原理以及前期相关研究积累，以当归为研究对象，开展当归内生菌促进其活性成分积累的机理研究。提出：当归内生菌促进其活性成分积累是通过有益内生菌的诱导与生物转化作用而实现的工作假说。工作路径是: （1）应用植物细胞与组织培养方法，从整体植株、细胞以及酶学水平研究有益内生菌对当归活性成分生物合成的诱导作用；（2）应用微生物学、现代色谱质谱联用技术以及主成分分析(PCA)等方法研究有益内生菌对当归活性成分前体物的生物转化作用。从而揭示当归内生菌促进其活性成分积累的机理，为从内生菌的角度阐释药材品质及其地道性的形成进行有益的探索与实践。

基于内生菌和药用植物相互作用影响药用植物次生代谢物积累的原理，本项目系统研究了3个当归主产地的内生菌与当归活性成分积累之间的相关性。当归内生菌种群具有丰富的生物多样性，生态分布广泛。部分内生菌具有明显的区域专一性和组织专一性，并随着当归不同的生长发育期而出现明显的动态变化。以阿魏酸、藁本内酯等当归活性成分为指标，采用植物细胞与组织培养法，从整体植株、细胞水平筛选获得了4株有益内生真菌Fusella sp.1、Coniosporieae sp.1、Fusella sp.2和Myxormia sp.1，其主要以信号分子NO通过活性氧（H2O2）和SA 两条信号途径介导有益内生真菌多糖类诱导子激活苯丙烷类代谢途径中关键酶PAL、C4H、4CL的活性，显著诱导当归活性成分的生物合成。此外，获得10株高效转化当归活性成分前体物，显著促进当归活性成分积累的有益内生细菌，其中内生细菌Gluconobacter sp.2具有较强的COMT酶活性，显著促进阿魏酸的积累，比对照提高了65.1%；内生细菌Bacillus sp.2具有较强的C4H和4CL酶活性，Sporosarcina sp.1具有较强的4CL酶活性，显著促进藁苯内酯的积累，分别比对照提高90.1%和88.2%。本项目从当归内生菌的诱导和转化作用两个方面，揭示了其促进当归活性成分积累的机理，对于从内生菌的角度阐释药材品质及其地道性的形成将是有益的探索，对于中药材的生产实践也具有重要的指导意义。