真菌激发子诱导沉香形成的机理研究

沉香属植物白木香的树干在受到损伤或刺激的情况下会分泌一种防御性黑色树脂，这种含树脂的木材称为沉香。关于沉香形成机理的研究主要集中在真菌侵染、物理化学伤害和激发子诱导等方面，大多认为沉香是沉香树植物与真菌共同作用的产物，但至今关于激发子激发的与沉香形成有关的白木香信号转导途径及激活的基因或酶尚未报道。前期工作中我们以机械损伤、化学伤害、真菌侵染等方式进行人工造香试验，结果表明镰刀菌和茶藨子葡萄座腔菌诱香作用最显著。本项目拟在此基础上，采用真菌侵染白木香，通过检测处理前后真菌在白木香体内定殖和消长动态变化规律，分析真菌激发子诱导白木香类查尔酮合成酶和倍半萜合成酶的基因动态表达谱，结合次生代谢产物含量积累的动态规律，揭示真菌激发子在沉香形成中的作用，对沉香形成机理的阐述具有关键性的意义。也将为白木香结香过程的调控，高效人工促香技术的建立，加快沉香生产速度和提高沉香品质提供直接的科学依据。

沉香属植物白木香的树干在受到损伤或刺激的情况下会分泌一种防御性的黑色树脂，这种含树脂的木材称为沉香。关于沉香形成机理的研究主要集中中真菌侵染、物理或化学伤害和激发子诱导等方面，大多认为沉香是沉香树植物与真菌共同作用的产物，但至今关于激发子激发的与沉香形成有关的白木香信号转导途径及激活的基因或酶较少报道。. 分别以机械损伤、化学伤害、镰刀菌侵染、葡萄座腔菌侵染、化学伤害结合镰刀菌诱导、化学伤害结合葡萄座腔菌诱导等方式进行人工诱导白木香产生沉香树脂试验，结果表明甲酸损伤结合葡萄座腔菌诱导结香效率最高。在此基础上，在甲酸结合葡萄座腔菌诱导白木香产生沉香过程中，成功以高通量测序技术进行白木香人工诱导前后内生真菌宏基因组研究，深入剖析真菌激发子诱导结香前后白木香内生真菌的定殖和动态消长规律。结香前后白木香内生真菌丰度和物种平均度差异显著。. 建立了白木香高质量总RNA的提取方法，完成了化学伤害1年后白木香结香部位转录组文库的构建与测序工作，明确了激发子诱导白木香产生沉香特征性——倍半萜类和色酮类成分的关键合成酶为萜类合酶（Sesqui-TPS、HMGR、DXS）和查尔酮合酶（CHS）基因，成功建立了实时荧光定量PCR方法对萜类合酶和查尔酮合酶基因表达进行定量分析。sesqui-TPS基因、DXS基因、CHS1基因对化学损伤结合葡萄座腔菌诱导的生物伤害敏感，且主要在后期响应伤害胁迫。. 应用GC-MS结合多元统计分析成功构建了沉香次生代谢组学研究方法，并进行了沉香化学型分析。进一步明确了不同激发子能诱导白木香悬浮培养细胞产生沉香特征性成分。不同激发子诱导白木香形成沉香过程中，沉香特征性成分苄基丙酮和结香部位的醇溶性浸出物含量相关性不一致。人工沉香次生代谢产物研究结果表明，甲酸结合葡萄座腔菌诱导结香优于结合其他人工造香方式，且随着树脂形成时间的增长越来越接近天然沉香。. 本课题通过人工诱导前后白木香内生真菌宏基因组动态变化、功能基因表达动态变化、次生代谢产物动态变化的综合分析，揭示了真菌激发子在沉香形成中起关键作用，对沉香形成机理的阐述具有关键性意义。也将为人工白木香造香过程的调控，高效人工促香技术提供直接的科学依据。.