甘草根系分泌物对其药材品质形成的调控机制研究

Glycyrrhizia uralensis Fisch. is among the most important and widely used medicinal plants in traditional Chinese medicine. Licorice industry in Ningxia agricultural production and social economic development occupies an important position. In recent years, the medicinal plant secondary metabolism research has become international and domestic metabolomics research hotspot. In the project, artificial cultivated glycyrrhizia uralensis Fisch. are selected as the experimental material, by means of molecular biology of advanced technology and plant physiological technology, research on effect of glycyrrhizia uralensis Fisch. root exudates on the main medicinal components - - glycyrrhizic acid formation and accumulation and gene of SS and β-AS expression will be studied so as to provide the references for their own root exudates on the quality formation; Meanwhile, the study of the root exudates on soil properties are examined so as to provide the references for the changes in soil physical and chemical properties and the interaction mechanism between glycyrrhizic acid biosynthesis and their root exudates. Through the above research, theoretical basis for regulation of root exudates on the glycyrrhizic acid biosynthesis will be provided. At the same time, effective technical means also can be introduced in artificial cultivation of licorice industry development.

甘草是我国重要的药用植物资源之一。长期以来，甘草产业在宁夏农业生产和社会经济发展中占据着重要地位。近年来，有关药用植物次生代谢调控的研究成为国际国内代谢组学的研究热点。本项目从甘草根系分泌物入手，研究其对自身品质形成的调控作用。选择宁夏盐池人工种植的乌拉尔甘草为实验材料，一方面借助分子生物学先进的技术手段，开展乌拉尔甘草根系分泌物对其实生苗甘草酸生物合成关键酶基因表达的调控研究，同时，从植物生理、植物化学入手，研究乌拉尔甘草根系分泌物对其最主要的药用成分- - 甘草酸形成和积累的影响，明确甘草自身根系分泌物对其品质形成的调控作用；另一方面从种植甘草土壤着眼，开展甘草根系分泌物对种植地土壤性质影响的研究，阐明甘草根系分泌物对土壤性质的改变及其与甘草酸生物合成间的相互作用机制。通过上述研究，为甘草酸生物合成的调控研究提供理论依据。同时，也为本地区甘草产业发展提供有效的技术手段。

甘草是我国重要的药用植物资源之一。长期以来，甘草产业在宁夏农业生产和社会经济发展中占据着重要地位。.本项目选择宁夏盐池人工种植的乌拉尔甘草（以下简称甘草）为实验材料，一方面开展了甘草根系分泌物收集、分离和鉴定的工作。采用原位收集和实验室模拟原位收集的方法，利用气相色谱/质谱、高液液相色谱和全自动氨基酸分析仪，对所收集样品进行了分离鉴定，在此基础上，按含量相对高低选择4种已鉴定的甘草根系分泌物：草酸、邻苯二甲酸二异丁酯（DIBP）、半胱氨酸和甲硫氨酸，研究了它们对甘草酸生物合成途径中两种关键酶基因（鲨烯合成酶和β-香树脂醇合成酶）表达的调控作用。结果表明，在3天的处理周期内，草酸在处理24小时内，而DIBP在处理48小时内均有显著提高上述两关键酶基因表达的时间点出现。而半胱氨酸和甲硫氨酸在3天的处理周期内，则无明显的提高两关键酶基因相对表达量的作用。说明，不同的根系分泌物在一定的处理时间内对甘草酸生物合成关键酶基因的表达进而对该途径代谢的调控作用不同。同时，又选择含量较高的1种根系分泌物（草酸），开展了其对甘草实生苗根中最主要的药用成分- - 甘草酸形成和积累的影响的研究，结果表明实际分泌浓度草酸在处理期内可以显著提高甘草根中甘草酸含量。表明草酸这一甘草自身根系分泌物在一定的处理周期内对其药材品质的形成具有一定的上调作用。.另一方面，从土壤因种植甘草后，因甘草根系分泌物的分泌，对其根系生存微环境会产生怎样的影响着眼，分离、鉴定了甘草根际土中所含的一些物质成分，测定分析了甘草种植地土壤一些元素（包括大量元素、微量元素及重金属元素）含量水平、土壤酶活性性及土壤微生物数量及多样性，初步阐明了甘草根系分泌物对土壤性质的改变及其与甘草酸生物合成间的相互作用机制。.上述研究结果，为甘草酸生物合成的调控研究提供了一定的理论参考。同时，也为本地区甘草产业发展提供了有效的技术手段。