低剂量镉影响青蒿中青蒿素积累的Hormesis机理研究

"Hormesis"是有毒化学物质对生物体在高剂量时表现负面影响，但在低剂量时却表现为有益作用的现象。本课题在前期研究发现小剂量镉对青蒿中青蒿素积累有刺激作用的基础上，利用组织培养和溶液培养，在组织和个体两个水平开展了以下研究：1）检测青蒿中青蒿素含量和镉含量，明确环境中镉浓度与青蒿素量效曲线；2）比较不同镉处理组与对照组光合作用、激素水平、信号传导、金属硫蛋白变化情况，观察镉影响青蒿素积累的适应性反应；3）考察青蒿素合成的关键酶基因FDPS、SS及ADS的表达情况，明确镉影响青蒿素积累的分子机理。课题目标是明确镉刺激青蒿素积累的hormesis的特点、规律及机理。本研究将hormesis的概念引入中药研究中，相关研究对通过栽培适生地的选择提高青蒿素的含量及青蒿的整体抗逆性，降低青蒿种植中重金属污染控制和治理的成本具有重要意义，更可为其他中药的hormesis研究提供示范。

“Hormesis”是有毒化学物质对生物体在高剂量时表现抑制作用，但在低剂量时却表现为促进作用的现象。本课题在前期研究发现小剂量镉对青蒿中青蒿素积累有刺激作用的基础上，开展了多剂量镉刺激青蒿并从青蒿素的积累量，相应的生理生化特征以及青蒿素合成关键酶基因的表达得水平。结果显示：1）在不同浓度镉的诱导下，青蒿素的含量与镉浓度呈现的量效曲线关系，即低剂量促进青蒿素的含量，高剂量抑制青蒿素的含量；2）在生理生化方面，青蒿的荧光参数、色素的含量，过氧化酶的活性在多浓度镉诱导下也表现了小剂量促进和大剂量抑制；3）与青蒿素合成相关的关键酶基因HMGR、FDP在0-60μmol/L时表达量逐近升高，并在60μmol/L处达到最大值，在80μmol/L时表达量开始下降。同样在研究中也发现不同浓度的镉对ADS、CYP71AV1和DBR2的表达也表现出了低剂量促进，高剂量抑制的作用。综上所述，在表型、生理生化、基因水平都出现了Hormesis效应。课题的完成为提高青蒿素的含量及青蒿的整体抗逆性研究提供了思路和参考。共发表中文核心5篇，其中SCI 2篇。培养了博士后1，博士2名，硕士4名。定期并超额完成了任务。