甘草(Glycyrrhiza ural ensis Fisch)是豆科多年生草本植物,其根和根茎入药,具有补脾益气,清热解毒,祛痰止咳,调和诸药等功效。目前甘草野生资源匮乏,而现阶段栽培甘草与野生甘草质量存在较大差距。以甘草酸为代表的三萜类及以甘草苷为代表的黄酮类这两大类主要药效成分均存在含量低下的问题。因此提高栽培甘草品质势在必行。壳聚糖是一种真菌代谢物,广泛的应用于农业中用于提高农作物的产量,另外,作为诱导子广泛地应用于药用植物的次生代谢调控过程中。目前,尚无壳聚糖诱导调控甘草次生代谢的报道。因此我们利用外源壳聚糖诱导甘草整体植物,从代谢组学与蛋白组学两方面研究其对甘草代谢的影响。另外,本论文对甘草酸生合成关键酶GuHMG R、GuSQS、Guβ-AS进行了工程菌的构建。结果如下:(1)基于LC-MS/MS的甘草次生代谢研究发现壳聚糖诱导后,甘草苷含量显著增加,而甘草酸含量无明显变化。结合多元统计学分析共筛选鉴定出34个差异代谢物。其中18个黄酮类物质均显著升高,包括10个黄酮、6个异黄酮、2个查尔酮。黄酮类物质的变化极具规律性,认为壳聚糖诱导促进了黄酮类物质的生物合成。而萜类物质的变化规律不明显。(2)基于NMR的甘草初生代谢研究发现壳聚糖诱导后,筛选鉴定出7个差异初生代谢物,其中包括4个氨基酸、3个有机酸类化合物,这7物质均直接或间接的参与到三羧酸循环中,我们推测,壳聚糖诱导促进了三羧酸循环。(3)基于ELISA的甘草激素含量测定发现,壳聚糖诱导后脱落酸(ABA)含量显著降低,其它四种激素,生长素(IAA)、赤霉素(GA3、GA4)、茉莉酸甲酯(MeJA)的含量均显著升高。(4)基于iTRAQ的蛋白质组学研究发现壳聚糖诱导后,461个蛋白质被鉴定为差异蛋白,其中201个差异蛋白表达被下调,包括光合作用相关蛋白(LHCA类、LHCB类、Psa类、Psb类、Pst类、atp类蛋白),260个差异蛋白表达被上调,包括苯丙素生合成途径相关蛋白(PAL)、黄酮生合成途径相关蛋白(PAL、CHS、PKR、CHI、VR);差异蛋白的GO注释及功能富集提示,甘草光合作用、次生代谢过程等生物学过程被显著富集;甘草光合作用场所类囊体、质体或色素体等细胞定位被显著富集,结合差异蛋白定量研究结果,共同说明:壳聚糖诱导减弱了甘草光合作用电子传递过程;差异蛋白的KEGG通路注释及功能富集分析提示:甘草光合作用、光合作用天线蛋白、苯丙素生合成途径生合成途径被显著富集到;结合差异蛋白定量研究结果,共同说明:壳聚糖诱导显著的抑制了甘草的光合作用。(5)基于前人构建的GuHMGR、GuSQS、Guβ-AS的克隆载体,采用不同的表达载体构建方法,均成功的构建表达载体,进而构建GuHMGR、GuSQS、Guβ-AS的大肠杆菌工程菌,且成功的表达出了 GuHMGR、GuSQS、Guβ-AS。综上所述,壳聚糖对甘草代谢的影响总结如下(1)壳聚糖诱导引起三羧酸循环(TCA)的增强,TCA循环为次生代谢产物的合成提供充足的底物,因而一方面促进了甘草黄酮的生物合成,另一方面促进了甘草内源激素的合成。(2)TCA循环的增强显著上调了 PAL、CHS、PKR、CHI、VR这五个贯穿甘草黄酮生合成始终的酶,导致甘草黄酮整条代谢途径被激活。所以,PAL、CHS、PKR、CHI、VR可能是甘草黄酮提高的关键所在。(3)甘草黄酮提高的同时,对自身的光合作用产生了反馈抑制,使甘草光合作用相关酶(LHCA类、LHCB类、Psa类、Psb类、Pst类、atp类蛋白)显著下调;甘草光合作用相关酶显著下调另一方面也可能是由于响应甘草内源激素(IAA、GA3、GA4、MeJA)水平的改变所致。本研究为甘草的次生代谢调控奠定基础,而且为GuHMGR、GuSQS、Guβ-AS的功能研究及体外研究奠定基础。为甘草品质的提高提供参考,为其它药用植物资源的次生代谢调控提供借鉴。