1、 课题来源与背景；国家自然基金面上项目。 白桦树叶和树皮中含有重要的次生代谢产物---白桦三萜( TBP)，主要类型包括羽扇豆烷型、达玛烷型、齐墩果烷型三萜物质,是极具开发潜力的抗癌、治疗心血管疾病、护肝的先锋药物。以细胞全能性为基础建立起来的植物细胞培养技术为植物药生产提供了一条新途径，由于利用细胞培养法生产植物天然活性物质具有不依赖和消耗自然植物资源的特点, 因而被视为是从根本上解决植物天然活性物质生产可持续发展问题的一种新型生物技术.因此, 研究探讨植物细胞中与次生代谢产物合成有关的信号转导机制不但有助于掌握植物次生代谢的调控规律而且对生产实践中解决植物培养细胞次生产物低产问题具有重要意义。 2、研究目的与意义； 本项目是在申请者前期进行的利用MJ（茉莉酸甲酯）和SNP（一氧化氮供体）调控白桦细胞悬浮培养获取高含量三萜（齐墩果酸）成熟技术的基础上提出的，拟研究MJ和NO促进白桦悬浮培养细胞中三萜合成的分子机制，重点探讨MJ和NO信号分子对白桦细胞生长和诱导三萜合成作用的信号传导途径，明确引发细胞防御系统启动与三萜合成的关系以及外源MJ和NO诱导信号对内源信号分子(茉莉酸JA、NO、活性氧和Ca2+)合成的影响等，并初步揭示信号间的互作关系，同时通过对MJ/NO诱导的基因差异表达特征，综合分析信号间的联系以揭示调控白桦三萜合成的分子机制。本研究尚无研究报道，其开展将为白桦三萜类物质的生物技术利用提供理论依据和技术支持、丰富信号分子对次生代谢产物调控理论，并为细胞大规模培养生产白桦三萜奠定基础。 3、主要结论； 1）明确MeJA、SA 和NO 促进白桦细胞三萜合成最佳培养条件：明确MeJA、SA和NO促进白桦细胞三萜合成最佳浓度和培养条件：为悬浮培养第7d分别加入100uM/L MeJA、50mg/L SA 和1mmol/L SNP最有利于白桦酯醇产量提高合齐墩果酸的生产。NT培养基中MeJA、SA及SNP单独处理均对三萜的积累有显著的促进作用，诱导子处理24h，总三萜含量分别比对照提高26.07%、21.63%、14.30%，齐墩果酸含量分别比对照提高277.41%、369.34%、55.61%，白桦脂醇含量分别比对照提高179.58%、44.42%、157.33%。不同诱导及其组合处理下白桦细胞中总三萜、齐墩果酸、白桦脂醇及白桦脂酸最高含量可分别达46mg/g、1.4mg/g、9mg/g，0.55mg/g。 2）明确不同诱导子及其组合处理下白桦悬浮细胞活性氧清除酶系与三萜积累的关系。在本实验范围CAT 活性可以作为三萜含量积累的指示酶，其次为SOD。APX、SOD、CAT 和POD 4 种防御酶在清除活性氧过程中相互协调和补充，最终导致次生产物积累变化。 3）探明Ca2+在介导MeJA、SA 和NO 诱导白桦悬浮培养三萜合成中的作用及其机制。Ca2+参与介导MeJA 诱导白桦细胞防御系统启动及三萜关键酶基因表达及三萜物质合成，Ca2+抑制剂EGTA 和LaCl3 在介导MeJA 诱导三萜合成过程中作用机制存在差异。除Ca2+外，存在其他信号分子参与介导SA 诱导白桦防御系统启动及三萜物质合成。外源NO 诱导三萜物质合成需Ca2+参与：胞内钙库和胞外钙环境的Ca2+共同参与了外源NO 对白桦三萜合成过程的调控及对细胞生长的抑制，Ca2+信号的下游反应可抑制NO 引发的细胞活力的降低。揭示了Ca2+信号通路的开关可通过改变抗氧化酶活性及其编码基因的表达来调控胞内ROS 水平。Ca2+通路受阻抑制外源NO 促进三萜合成关键酶基因的上调表达，且Ca2+信号对基因表达的调控可能存在多种模式。 4）白桦细胞内的SA、MeJA、NO 互作共同调控三萜物质合成与积累：在三萜物质合成过程中SA、MeJA、NO三种信号途径并不是完全相互独立的，存在一定相互催化和拮抗的作用、交叉和各种形式的相互作用，并以此为基础形成了由不同形式的外界诱导处理信号传导途径组成的一整套相当复杂的防御网络，来精确调控植物对外界压力的防御反应和次生产物合成。内源NO 可能介导了MeJA 和SA 对白桦三萜合成的促进作用，而Ca离子在介导SA、MeJA、NO 刺激防御系统启动和三萜合成中起重要作用，但存在其他信号分子或内源激素之间起相互的介导作用。H2O2 在介导三种激素刺激防御基因表达和次生产物合成中的起重要枢纽和关键联系点的作用。该研究项目也在转录水平全面解析了NO、MeJA诱导白桦细胞防御、信号转导及代谢产物积累的分子机制。 4、创新点 该研究项目建立了在特异信号调控下的，利用细胞悬浮培养这个能够适用于生物反应器大规模、现代化的生物技术手段高效生产白桦三萜的技术，并揭示了信号调控下三萜合成通路相关基因表达效应综合促进三萜合成机制。

东北林业大学

该项目为储备库项目资源，暂无效益分析内容。