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菘蓝(Isotis Fortune),是我国传统大宗药材“大青叶”和“板蓝根”的源植物,属于十字花科(Brassicaceae)菘蓝属(Isatis)二年生草本植物,具有重要的经济价值。芥子油苷是一类主要分布于十字花科植物中的次生代谢产物,在植物与环境互作、植物对抗病原微生物和食草昆虫过程中发挥重要作用,近年来因其降解产物的抗癌活性受到了越来越多研究者的关注;同时,菘蓝中积累的主要芥子油苷S-2-羟基-3-丁烯基芥子油苷(S-前告依春)的降解产物表告依春是菘蓝抗病毒活性成分之一。现有菘蓝芥子油苷相关研究报道较少且缺乏系统性。本研究拟探讨菘蓝在不同发育时期、不同器官部位、不同诱导子处理后芥子油苷的积累规律,同时基于实验室已有基因组和转录组数据,寻找可能参与芥子油苷合成和分解的候选基因,并选择特定关键酶基因进行表达模式分析,相关研究结果将为后续深入开展菘蓝芥子油苷的合成积累与调控研究奠定基础。本论文的主要研究结果如下:(1)建立菘蓝芥子油苷的检测鉴定方法。采用LC-MS技术,鉴定出菘蓝中17种芥子油苷,包括6种脂肪族芥子油苷,10种吲哚族芥子油苷和1种芳香族芥子油苷,其中6种吲哚族芥子油苷为菘蓝中首次报道。(2)对菘蓝不同发育阶段芥子油苷积累变化规律进行研究,结果显示,菘蓝种子中脂肪族芥子油苷占比99.5%,种子萌发后脂肪族芥子油苷含量开始降低,至萌发60d后降至最低,此后,复又开始积累;吲哚族芥子油苷在种子萌发后迅速合成,不同生长阶段吲哚族芥子油苷的含量存在差别,但总体而言其含量变化不明显。(3)对菘蓝不同器官部位的芥子油苷含量进行测定,结果显示:菘蓝花蕾(20.8μmol/g)、花(23.1 μmol/g)、青果(21.7μmol/g)中芥子油苷含量较高,而侧根(18.1μmol/g)、主根(10.3μmol/g),幼嫩叶(2.6μmol/g)、幼嫩茎(1.5μmol/g)的含量相对较高,高于成熟叶(0.5μmol/g)和成熟茎(0.4μmol/g)的芥子油苷含量;而4-戊烯基芥子油苷和苄基芥子油苷只存在于花蕾、花和青果中。(4)考察AgN03、MeJA、YE、低温、SA、NaCl、伤害、ABA等8种诱导子处理后菘蓝中芥子油苷含量变化情况,结果显示:各诱导子处理后总芥子油苷含量相比对照组普遍提高了约4倍,吲哚-3-甲基芥子油苷(I3M)对多数诱导子处理均有显著响应,但积累量达到峰值的时间并不相同,而前告依春的积累显著响应AgN03、MeJA、YE、低温等诱导子处理。(5)同源比对方法研究发现,菘蓝中可能参与芥子油苷合成和分解的基因共计111条,其中参与芥子油苷合成的基因62条,参与芥子油苷分解的基因34条,参与芥子油苷运输的基因2条,此外,还包括13条转录因子。(6)对菘蓝SOT、CYP和20GD基因家族成员进行鉴定,在基因组数据库中分别发现21条、252条和157条相关序列,其中参与芥子油苷合成的基因家族成员分别为6条、10条和5条。(7)基于基因注释的结果,对菘蓝ST5亚家族、GSL-OH亚家族、CYP81F亚家族相关成员在菘蓝不同器官部位、不同发育时期中的表达量进行测定,结果显示各基因在不同条件下的表达存在差别,且同源基因之间的表达差异较为明显。