一年生三七地上茎的黄金分割式紫化及其与皂苷积累的关系

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31460065
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    50.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0204.水分和营养物质的运输与代谢
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

It has been found in previous researches that the aerial stems of one-year-old Panax notoginseng plants hold three colors, i.e. green, purplish green and purple, and the Purpling of P. notoginseng organs results from the anthocyanin accumulation. The applicant of this project proved the Purpling and the contents of the total saponins of the purplish green aerial stems of one-year-old P. notoginseng plants are both golden section-typed, which is regarded as the initial point of the studies of this project. By measuring the longitudinal changes of the contents of the saponin monomers and the transcription intensities of the structural genes (i.e. chalcone synthase, chalcone isomerase, flavanone-3-hydroxylase, flavonoid-3′-hydroxylase, dihydroflavonol-4-reductase, anthocyanidin synthase and UDP-glucose:flavonoid-3-O-glucosyltransferase genes) and the regulatory genes (i.e. R2R3-MYB, bHLH and WD40) of anthocyanin biosynthesis, and the structural genes (i.e. 3-hydroxy-3-methylglutaryl CoA reductase, farnesyl pyrophosphate synthase, squalene synthase, squalene epoxidase and dammarenediol synthase genes) and the regulatory genes (i.e. PqWRKY1-like) of triterpenoid saponin biosynthesis, this project first identifies the key structural and regulatory genes, and the target structural genes of the regulatory genes which determine the longitudinally uneven synthesis and accumulation of the anthocyanins and triterpenoid saponins in the aerial stems. Then, this project clones the promoters of the key structural and regulatory genes and analyzes the functions of the promoters, constructing the regulation net of the anthocyanin and triterpenoid saponin synthesis in the aerial stems. This project would elucidate the tissue-specificity of P. notoginseng anthocyanin synthesis and further reveal the ecophysiological functions of P. notoginseng anthocyanins, including the saponin accumulation-enhancing, and also create the possibilities for the molecular breeding and the development of the anthocyanin-related new products of P. notoginseng.
研究发现,一年生三七地上茎有绿、绿紫过渡和紫三种颜色,三七器官紫化是源于花色苷的积累。申请人证实,一年生三七绿紫过渡色地上茎的紫化和总皂苷含量均呈黄金分割式,本项目以此为研究契入点,检测一年生三七绿紫过渡色地上茎中皂苷单体含量、花色苷合成结构基因(CHS、CHI、F3H、F3′H、DFR、ANS和3GT)和调节基因(R2R3-MYB、bHLH和WD40)、三萜皂苷合成结构基因(HMGR、FPS、SS、SE和DS)和调节基因(类PqWRKY1)转录强度的纵向变化,以明确决定地上茎花色苷、皂苷纵向不均匀合成、积累的关键结构基因和调节基因及其靶结构基因,再克隆关键结构基因和调节基因启动子序列并完成其功能分析,以构建地上茎花色苷、皂苷合成的调控网络。本项目将阐明三七花色苷合成的组织专一性特征、进一步揭示三七花色苷包括促进皂苷积累在内的生态生理作用,并为三七的分子育种和花色苷类新产品开发创造可能。

结项摘要

研究表明,一年生三七绿紫过渡地上茎的紫化和总三萜皂苷含量具黄金分割式。本项目研究发现:在过渡地上茎中,花色苷的主要径向组织定位点为皮层薄壁组织外的2~3层细胞,皂苷的为维管束;在纵向上,花色苷主要积累在茎中上部的黄金分割点处,皂苷在中下部。茎的主要皂苷单体为Rb1。从顶端向基部,茎的总花色苷、总皂苷和Rb1含量总体上分别表现为一条“单峰曲线”、“V形曲线”和“降-升-降三段式曲线”,总花色苷含量的最高值及总皂苷含量和Rb1的最低值均在黄金分割点处;总花色苷和总三萜皂苷的含量间的相关系数约为-0.767**;花色苷合成主要关键结构基因CHS、CHI、F3H、DFR、ANS及3GT和转录因子基因PnbHLH、PnMYB1、PnMYB2、PnWD40-1、PnWD40-2和PnWD40-3的转录水平表现为不同的波动模式;对于茎的花色苷合成,贡献最大的结构基因和转录因子基因分别为ANS和PnWD40-1,PnWD40-1的靶结构基因可能是ANS、CHS、3GT及CHI;三萜皂苷合成主要关键结构基因HMGR、FPS、SS、SE和DS和转录因子基因PnWRKY1的转录水平表现为不同的“多峰曲线”;对于茎的三萜皂苷合成,贡献最大的结构基因应为FPS,PnWRKY1应是决定皂苷合成的关键转录因子基因,PnWRKY1的靶结构基因可能是SS、DS、SE和FPS;茎中花色苷和三萜皂苷合成的结构基因和转录因子基因均未组建成共表达群。克隆到的ANS、PnWD40-1、FPS和PnWRKY1的启动子分别长1960、1240、2109和1050 bp,均含真核生物启动子的核心元件及低温等响应元件;FPS启动子还含WRKY识别、结合的W-box,这是FPS被PnWRKY1调控的基础。本项目阐明了三七花色苷合成的组织专一性、揭示了三七花色苷的生态生理作用,为三七的分子育种和花色苷类新产品开发创造了可能。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
三七一年生紫、绿地上茎植株营养器官花色苷和皂苷含量对冰水模拟低温胁迫的响应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    时珍国医国药,27(10):2492-2496
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    文国松;唐小华;肖兴磊;李孙文
  • 通讯作者:
    李孙文
一年生三七地上茎总RNA提取方法的隶属函数辅助比较
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    分子植物育种
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐率;赵昶灵;曾晓玲;张洪玲;潘彦冰
  • 通讯作者:
    潘彦冰
Stability-increasing effects of anthocyanin glycosyl acylation
花青素糖基酰化的稳定性增强作用
  • DOI:
    10.1016/j.foodchem.2016.07.073
  • 发表时间:
    2017-01-01
  • 期刊:
    FOOD CHEMISTRY
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Zhao, Chang-Ling;Yu, Yu-Qi;Xiao, Xing-Lei
  • 通讯作者:
    Xiao, Xing-Lei
启动子结构、功能预测和验证方法的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    分子植物育种
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾晓玲;赵昶灵;文国松;丁灿;张洪玲;徐率;古朝山
  • 通讯作者:
    古朝山
三七绿紫过渡地上茎的花色苷和皂苷组织定位及其含量分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    西北植物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    穆婷;赵昶灵;陈中坚;文国松;杨生超;魏富刚;肖兴磊;王崇德
  • 通讯作者:
    王崇德

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其他文献

人参属鲨烯合酶基因及其氨基酸序列的生物信息学分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    中国农学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    缪康汝
高等植物花色苷生物合成调控的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    中国农学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈文龙;赵昶灵;支伟特;陈中坚;缪康汝;王文亚;翁晨
  • 通讯作者:
    翁晨
花色苷的酶降解
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    热带亚热带植物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵昶灵;李云;陈中坚;李俊;刘福翠
  • 通讯作者:
    刘福翠
植物对低温的光合响应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    中国生物化学与分子生物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陶宏征;赵昶灵;李唯奇
  • 通讯作者:
    李唯奇
花色苷对高等植物器官颜色的决定及其影响因素
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    热带亚热带植物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    支伟特;赵昶灵;陈中坚;缪康汝;陈文龙;毛乐心
  • 通讯作者:
    毛乐心

其他文献

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赵昶灵的其他基金

三七花色苷对三七的生态生理作用
  • 批准号:
    31260091
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    52.0 万元
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    地区科学基金项目
花色苷合成优化三七皂苷积累及其机理
  • 批准号:
    31060045
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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