黄芪（Astragalus membranaceus (Fisch.) Bge.）是中国北方的重要药用植物，广泛应用于临床。本试验对黄芪次生代谢途径调控诱导子以及黄芪转录组的生物信息学进行研究，筛选出相应代谢途径的诱导子，获得参与调控的关键基因和转录因子，为通过基因工程手段调控次生代谢途径，提高黄芪次生代谢物质的含量提供理论指导和技术支持。本研究利用正交试验设计，以黄芪多糖含量、黄芪皂苷含量、黄芪黄酮含量为衡量指标，对调控相应代谢途径的诱导子进行了筛选，确定了最佳诱导子，最佳处理部位及处理时间。同时本研究利用454/Roche GS FLX测序技术对黄芪植株根、茎、叶等比例总RNA混样进行了1/2板的转录组从头测序。这1/2板的测序共得到742721条高质量reads，通过比对共得到9893个unigene，9732个unigene被成功注释，注释率为98.37%。利用KEGG对unigene进行功能分类和代谢通路分析，其中2877个unigene归入45条代谢路径。在参与黄芪生物活性物质代谢的多糖代谢途径中找到36条unigene，皂苷和黄酮相关的代谢途径中找到68条相关的unigene。在黄芪转录组12880个转录本中发现1729个SSR位点，平均距离是7.97kb，包含了从单核苷酸类型到六核苷酸的六种不同类型，核心重复序列127种。利用诱导子技术对植物毛状根中次生代谢产物生物合成进行调控，已成为筛选植物次生代谢活性成分生物合成路径中关键酶基因最行之有效的方法。本研究成功建立了一个高效快速的体外黄芪毛状根诱导体系，系统筛选出了高产皂苷和异黄酮类活性成分的黄芪毛状根株系，并通过PCR分析实现对其分子鉴定。同时利用相关数理统计实验设计和动力学模型，系统优化了黄芪毛状根的液体培养条件，并对其中皂苷和异黄酮次生代谢活性成分进行了LC-MS/MS定性和定量分析检测。然后通过外源理化和生物诱导子胁迫处理黄芪毛状根培养体系，利用LC-MS/MS技术分析诱导处理前后黄芪毛状根中皂苷和异黄酮类活性成分含量的变化规律，并结合qRT-PCR技术分析诱导处理前后黄芪毛状根中皂苷和异黄酮生物合成酶基因的表达差异性规律，最终初步阐明黄芪中皂苷和异黄酮类次生代谢活性成分生物合成路径中的关键调控酶基因。

黑龙江中医药大学

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