茅苍术Atractylodes lancea (Thunb.)DC.为菊科,苍术属,多年生草本植物。其干燥根茎为中药苍术的主要来源,为江苏省道地药材。野生茅苍术资源已受到严重破坏,人工栽培也有一定的难度,次生代谢产物的低产和含量不均一现象一直是制约植物药材产业化应用的核心问题。近年来,微生物因素,尤其是植物内生菌对药材活性成分积累的促进作用得到大量研究的证实。本课题组前期对茅苍术研究显示,茅苍术内生真菌孔球孢霉Gilmaniella sp.AL12的接种可有效促进茅苍术无菌苗中β-桉叶油醇、苍术酮、茅术醇等及苍术素四种主成分的积累增加。内生菌进入植物体内,如何诱导植物产生道地性物质,有哪些信号分子起关键调节作用?其相应调控途径是哪些?深入研究和理解内生菌和宿主互作对植物细胞次生代谢调控规律是解决这一问题的基础。为此,本文从微生物和植物生物技术等角度,开展对茅苍术内生菌与其宿主植物共生关系的研究。研究结果表明对宿主茅苍术挥发油积累起主要促进作用的成分为内生菌孢外多糖;进一步研究发现内生菌接种后水杨酸(SA)、和茉莉酸(JA)等信号分子及分子间互作在内生真菌与宿主拮抗平衡中的特定作用。此外还通过生理生化手段证实示内生菌介导的Ca2+-CaM途径可能同时调节NO和油菜素内酯(BL)的生成,并同时在BL下游发挥作用,并最终导致茅苍术无菌苗中挥发油的积累。这些结果展示了内生菌与宿主互作的关键信号因子。在植物响应微生物作用的过程中,每一个信号分子(途径)均代表着其所激发的调控、代谢途径组分的特定表达模式,最终表现为表观生理响应。因此,在以上结果基础上,进一步建立了茅苍术蛋白质组双向电泳技术体系,对内生菌和茅苍术宿主互作模型进行代谢途径,调控途径相关的蛋白组学进行研究,深入解析了这些在互作过程中宿主茅苍术响应内生菌的特殊生理模式。结果显示内生菌主要启动茅苍术体内催化代谢方面的蛋白,占所有鉴定差异表达蛋白数目的63.5%,而属于刺激响应类蛋白只有3.8%;同时检测到分别作用于钙信号系统和蛋白可逆磷酸化这两类较为基础的信号调节过程中的包括钙结合蛋白,激酶和磷酸酶等蛋白组分。