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黄芩(Scutellaria baicalensis Georgi)为唇形科黄芩属多年生草本植物,干燥根部入药,具有清热燥湿、抗菌消炎、止血安胎等功效,是传统大宗中药材之一。目前,药用植物有效成分合成途径以及关键酶基因的研究,已成为药材质量调控研究的前沿热点问题,但有关黄芩中黄芩苷次生代谢关键酶基因表达的研究还相当薄弱。本文在不同温度及水分培养条件下,测定了黄芩愈伤组织的生物量、黄芩苷含量及黄芩苷合成关键酶基因的表达量,分析了水热生态因子与黄芩苷含量及其关键酶基因表达量的关系。主要研究结果如下:1.以黄芩愈伤组织为实验材料,对不同温度及水分培养下的黄芩愈伤组织生物量进行测定。结果表明,不同温度培养下黄芩愈伤组织的鲜、干重随着温度的升高而增加,且不同温度下出现峰值大小和时间也不同,30℃培养较适宜于黄芩愈伤组织的生长。不同浓度PEG培养下,黄芩愈伤组织的生长受到不同程度的抑制,在培养第10d后,随着PEG浓度的升高,抑制生长作用越明显,但浓度达到20%时,抑制效果减弱。干重的表现与鲜重相反,除对照组外,处理组间随着PEG浓度的增加,干重也随之增加,推测可能是因为PEG影响组织细胞含水量,但增加了干物质的积累。最终确定黄芩愈伤组织的最佳培养温度为30℃,不添加PEG培养。2.以黄芩愈伤组织为实验材料,用HPLC法对不同温度及水分培养下的黄芩愈伤组织黄芩苷含量进行测定并计算其积累量。结果表明,黄芩苷含量在不同温度不同培养时间表现不同,低于或高于25℃培养都不利于黄芩苷的合成与积累,在25℃培养条件下的黄芩苷含量显著高于其他处理组,总体黄芩苷含量表现为25℃>30℃>20℃>15℃,黄芩苷积累量表现与黄芩苷含量相同;随着PEG浓度的升高,黄芩苷合成受到不同程度的抑制,且浓度越高,抑制黄芩苷合成越明显,含量显著降低,但在培养第15d时,20%PEG处理组的抑制效果开始减弱,含量也逐渐提高,表现为CK>5%>10%>20%>15%,黄芩苷积累量与含量表现不同为CK>20%>5%>10%>15%。本研究最终确定25℃、不添加PEG培养条件下更适于黄芩苷的合成和积累。3.以黄芩愈伤组织为实验材料,实时荧光定量PCR检测不同温度及水分培养下黄芩苷合成关键酶基因(PAL、C4H、CHS、GUS、UBGAT)的表达量。结果表明,各基因在不同温度及水分培养下的不同时期表达量不同,各基因间相互作用共同影响黄芩苷的合成。低于25℃培养下C4H、CHS、GUS、UBGAT基因表达最活跃,促进黄芩苷的合成,25℃处理组下PAL基因表达量显著高于其他处理,此温度下黄芩苷含量最高;低浓度PEG培养时,PAL、CHS、GUS、UBGAT基因表达最活跃,促进黄芩苷的合成。4.以黄芩愈伤组织为实验材料,对不同温度及水分培养下的黄芩苷含量及关键酶基因(PAL、C4H、CHS、GUS、UBGAT)表达量关系进行研究。结果表明,低温条件下,黄芩苷含量和PAL、GUS基因表达量存在明显的负相关关系,常温培养下,黄芩苷含量和PAL基因表达量存在明显的正相关关系,高于25℃培养下黄芩苷含量与PAL、C4H和CHS基因表达量存在明显的正相关关系;正常培养下黄芩苷含量与UBGAT基因表达量存在明显的负相关关系,高浓度PEG培养下黄芩苷含量与PAL、C4H和UBGAT基因表达量存在明显的正相关关系。说明不同培养条件下关键酶基因表达对黄芩苷的合成具有重要影响。