红景天苷形成和积累的分子机制研究

红景天苷是红景天中的主要药用成分，红景天苷的含量是评价红景天质量的重要标志之一，在红景天属不同种间、同种不同产地、同一产地不同个体、不同季节采收期、红景天不同部位的红景天苷含量都存在差异。这种差异，加大了对红景天种质资源药用价值评价的难度，严重影响了红景天药材的临床疗效及其稳定性，本项目拟从核糖体DNA、叶绿体DNA中筛选1-2套与红景天苷形成和积累相关的基因，结合红景天苷生物合成关键酶UGTR基因，分析基因在含红景天苷组和不含红景天苷组、高含量红景天苷组和低含量红景天苷组之间的变异方式，探讨基因多态性与红景天苷形成和积累的相关性；同时，比较同一红景天植株的不同部位红景天苷的UGTR基因的表达差异，揭示不同部位红景天苷积累与基因表达，在此基础上探讨红景天苷的形成和积累的分子机制。

本项目对采集于青海、西藏、云南、四川等地区的31份不同种红景天植物，进行了核糖体DNA ITS序列、叶绿体DNA　trnS-G序列、红景天苷生物合成关键酶基因UGTR扩增，对红景天植物中红景天苷、酪醇、没食子酸三种主要有效成份进行了含量检测，完成了ITS、rnS-G、UGTR三种基因序列与三种有效成份的相关性分析；同时，对狭叶红景天根、茎、叶三个部位进行转录组研究。研究结果表明：（１）红景天植物中红景天苷、酪醇和没食子酸的含量具有明显的差异，红景天苷、酪醇、没食子酸三种成分之间均呈正相关；（２）ITS 序列在不同种红景天植物中存在多态性，其单倍型分类和种别之间具有相关性；单倍型相同的个体，其红景天苷、酪醇和没食子酸的含量存在明显差异，但红景天不同种之间的单倍型与三种成分均无相关性。（３）不同地区的红景天UGTR基因序列存在多样性，其单倍型分类和种别之间有相关的趋势。(4)不同地区的洮河红景天trnS-G基因序列存在多样性，trnS-G单倍型分类和地理分布有相关的趋势，不同的单倍型与红景天苷含量没有相关性；（５）将拼接后的数据分析后查找SNPs，结果分别从根、茎和叶中得到213361,236311和170320个SNPs。根、茎和叶中转换的数量分别为118876,133407 和95527, 颠换的数量分别为94485,102904 和 74793。转换和颠换的比例在三个组织中分别为1.258、1.296 和1.277。同义突变和非同义突变的SNPs数量在茎中最高，其次是在根和叶中。同义突变和非同义突变的SNPs比例在叶子中最高为3.94，其次是在茎和根中，比例分别为3.89和3.62。本项目的实施为红景天植物的引种栽培和药用有效成份的形成和积累提供了理论依据。