硬紫草为紫草科(Boraginaceae)多年生草本植物，是一种重要的药用植物，其根部合成红色的萘醌类次生代谢产物—紫草宁及其衍生物，这些次生代谢物不仅具有重要的药用价值，如抗菌、消炎、活血、抗肿瘤、诱导癌细胞凋亡及抑制I型HIV病毒等，而且也是一种天然的染料。 目前研究表明，紫草宁的合成受到物理、化学、生物等多种因素的影响，如光照、金属离子、激素、真菌诱导子等。其中光照可强烈的抑制紫草宁的合成，而且这种抑制作用是可逆的，但目前对光信号在紫草宁合成代谢中的分子调控机制，特别是参与光信号调控途径的信号分子还知之甚少。 本课题组采用抑制消减杂交(SSH)和cDNA芯片技术分离黑暗和白光下紫草细胞差异表达基因的实验中发现了几个与乙烯合成及信号途径有关的EST片段，与黑暗培养时相比，白光抑制了乙烯合成基因ACD及乙烯信号下游传导组分基因ERF的表达。这些基因的表达模式与紫草宁合成模式基本一致，暗示乙烯作为一种激素信号分子，可能在光信号调控紫草宁合成中起到重要的作用。而且，最近的研究也表明，乙烯能够促进硬紫草茎段培养物中紫草宁的合成，但未对其分子机制进行详细研究。 本研究以硬紫草培养细胞为试材，从生理和分子水平上对乙烯在光信号调控紫草宁合成过程中的可能作用进行了初步探讨，以明确乙烯是否参与了光信号所调控的紫草宁的合成，为深入探讨紫草宁的合成调控分子机制提供了理论依据。 研究结果表明，白光条件下，紫草细胞内源乙烯释放量稳定在较低的水平上，此时紫草宁不合成；而在黑暗条件下，前期内源乙烯释放量与白光处理无显著差异，但随着培养时间的延长在2天后达到一个较高的水平上，与白光处理相比具显著差异，此时紫草宁也开始合成并不断积累。光信号对细胞内源乙烯的影响与对紫草宁合成的影响趋势一致，暗示了乙烯信号可能参与了光信号对紫草宁合成的调控过程。 外源施加低浓度(〈2μ M)乙烯前体ACC可以显著促进紫草宁及其衍生物的合成。当ACC浓度为1.2μ M时，与对照相比紫草宁含量可提高79％。 同时，为进一步深入研究乙烯调控紫草宁合成的分子机制，本实验克隆了硬紫草ACS基因的cDNA片段和ACOI基因的cDNA全长。RT-PCR结果表明，黑暗培养条件下，随着培养时间的延长，ACO基因的转录表达变化不大，而ACS基因的转录表达增强，暗示了ACS基因可能在黑暗条件下对乙烯的合成起到了关键的调控作用。本研究结果为进一步应用转基因手段探讨乙烯在光信号调控紫草宁合成中的确切的分子机制奠定了基础。