花色苷合成优化三七皂苷积累及其机理

"紫三七"是指表皮紫或紫红、内部红黄相间或紫红的"文山三七"，被视为三七珍品；研究表明其紫色素为花色苷，并发现三七根花色苷和总皂苷含量间存在显著正相关。本项目从剖析三萜皂苷和花色苷生物合成相关性和三萜皂苷合成关键酶鲨烯合酶活性及其基因转录可被紫外线诱导入手，立足文山州强紫外辐射特征，探索三七花色苷合成对三七根总皂苷组成、三七光合性能的效应、紫外辐射和/或花色苷合成对三七根、叶皂苷合成关键酶（鲨烯合酶、鲨烯环氧酶和达玛烯二醇合酶）活性及其基因转录水平的效应，从而发现最响应紫外辐射和/或花色苷合成的三七皂苷合成关键酶及其基因，并完成基因cDNA、gDNA和启动子克隆与分析，以阐明花色苷合成优化三七皂苷积累的内涵及其生理生化和分子机理。本项目可为通过强化三七花色苷合成来改良三七皂苷积累提供依据、进一步证实花色苷合成能优化三七药理活性，也为三七的荫棚设计、育种、品质评价及产品开发提供新思路。

前人研究表明，三七根状茎的花色苷与其总皂苷含量间呈正相关。本项目研究发现：花色苷的积累导致三七根状茎及不定根的总皂苷含量、三七皂苷R1、Rd和人参皂苷Re含量的增加和人参皂苷Rbl和Rgl含量的略微减少；面临UV-B时，三七叶合成和积累花色苷，但这种合成和积累是基于叶片光合效率降低基础上的，花色苷的积累利于三七在低温下净光合速率和羧化效率的维持；在UV-B胁迫下，三七鲨烯合酶（SS）活性的变化最明显，其次为鲨烯环氧酶（SE）和达玛烯二醇合酶（DS）的，SS转录强度的变化幅度也高于SE和DS的，故三七SS及其编码基因SS应是响应UV-B和/或花色苷合成的最关键靶标。SS cDNA和基因组DNA（gDNA）全长分别为1248和1638 bp，其启动子有3个G-box、2个GC box和1个TATA box。因此，三七花色苷积累与其皂苷积累之间并不是直接而单纯的因果关系而是同时涉及直接和间接两方面，一方面，三七叶片积累的花色苷可维持叶片在UV-B和低温下的光合性能，以此增加皂苷合成中糖的供给而直接促进皂苷的合成，另一方面，三七花色苷和皂苷的合成均能同时被UV-B诱导，这导致三七花色苷和皂苷含量表现为协同增加。在本项目研究中，迄今在国内核心期刊（影响因子≥0.5）发表论文6篇，待发表论文2篇（其中1篇将发表于SCI源刊《Molecular Diversity》上），已培养硕士2名，即将培养硕士2名。此外，项目组获得地区级奖励1项，参加国内学术会议1次。