酵母提取物对颠茄毛状根氮代谢及次生代谢影响的机制探究

Mechanism exploration on nitrogen metabolism and secondary metabolism in Atropa belladonna hairy roots treated with yeast extract

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摘要以颠茄毛状根为试验材料,向培养基中添加酵母提取物(yeast extract,YE),测定颠茄毛状根氮代谢关键酶的活性,各形态氮的含量,次生代谢前体物质含量,次生代谢途径中关键酶基因相对表达量以及主要托品烷类生物碱(tropane alka-loids,TAs)莨菪碱和东莨菪碱的产量,初步探究YE诱导合成颠茄毛状根次生代谢产物的机制.结果表明:较对照组而言,氮代谢关键酶硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性显著升高,谷氨酸脱氢酶(GDH) 活性变化不显著.硝态氮,铵态氮含量显著下降,而可溶性蛋白,游离氨基酸,总氮含量均显著升高.此外,YE处理颠茄毛状根提高了次生代谢途径中的前体氨基酸(鸟氨酸和精氨酸) 的含量以及代谢前体腐胺的含量,3个关键酶基因1,4-丁二氨-氮-甲基转移酶基因(putrescine N-methyl transferase,pmt) 、托品酮还原酶-Ⅰ基因(tropinone reductase-Ⅰ,trI)和莨菪碱6-β-羟化酶基因(hyoscyamine 6-β-hydrox-ylase,h6h)的相对表达量也呈现不同幅度的上升,最终导致莨菪碱和东莨菪碱产量的增多,在处理16 d后分别是对照组的3. 09,1. 85倍.这说明YE诱导氮代谢关键酶活性升高使氮代谢加速,为次生代谢中含氮化合物的合成提供更多原料,同时通过调控次生代谢途径中关键酶基因的表达,使莨菪碱和东莨菪碱产量提高.