促石蒜生物碱积累的内生真菌筛选及其作用机制研究

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石蒜科生物碱特异性的存在于石蒜科植物中,具有多种药用活性,其中加兰他敏已经被广泛用于阿尔兹海默症(早老性老年痴呆症)的临床治疗,石蒜(Lycoris radiata)是石蒜科植物生物碱的主要药源植物,但是石蒜科生物碱在石蒜中的天然含量较低,而且结构复杂、化学合成难度大,成本高,限制了它们的药用开发和利用。内生真菌是一类极具潜力的促进植物次级代谢积累的诱导物。本研究系统分析了石蒜不同组织中内生真菌的群落特征。然后,通过内生真菌的群落结构与各组织生物碱含量之间的相关性分析,进一步筛选了与生物碱积累相关性强的内生真菌。通过将候选内生真菌回接到石蒜植株上得到了验证。本研究首次表明,内生真菌能够促进各种生物碱的积累,为更好地理解植物与内生真菌之间的相互作用提供了参考,并为提高栽培石蒜中的生物碱含量提供了一种有效的策略。主要研究成果如下:1.建立了五种主要石蒜科生物碱(水仙环素、石蒜碱、加兰他敏、力可拉敏、多花水仙碱)的分离、鉴定和检测方法。使用甲醇萃取烘干至恒重的石蒜组织,使用LC-MS进行分离和检测,根据石蒜科生物碱标准品的质谱图谱检出以上五种生物碱,进一步,分别使用不同浓度的水仙环素、石蒜碱、加兰他敏、力可拉敏、多花水仙碱构建标准曲线,通过高效液相色谱(HPLC)检测石蒜不同组织(花、花葶、叶、鳞茎、根)中生物碱含量,结果显示,石蒜科生物碱的组成和含量均存在组织特异性。2.通过ITS扩增子测序发现石蒜不同组织的内生真菌的群落组成和多样性与生物碱含量相关。同时分离石蒜花、花葶、叶、鳞茎、根各组织内生真菌,根据ITS序列测序结果鉴定出108株内生真菌,共27个种。经过相关性分析和两次独立盆栽盆栽实验,得到9株显著促进石蒜中生物碱积累的菌株。包括C.olidum Lr BF4,P.capitalensis Lr LF1,S.cucurbitacearum Lr LF4,C.gloeosporioides Lr LF6,G.magna Lr LF12,S.luulicola Lr LF13,P.ophopogonis Lr LF16,M.chlamydocporia LrRF8和G.seudocondium LrRF9。3.进一步建立了内生真菌与石蒜无菌组培苗一对一互作体系,最终确定4株能显著促进石蒜生物碱积累的菌株:M.chlamydocporia LrRF8,G.pseudocondium LrRF9,P.ophopogonis Lr LF16,S.zeae Lr SF18.4.通过对接种内生真菌后的石蒜组培苗的根、茎、叶三组织不同时间点的激素响应、防御响应和生物碱合成相关的基因进行RT-q PCR检测,解析内生真菌促进石蒜中生物碱积累的机制。
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