摘要七叶一枝花(Paris polyphylla Smith)为百合科(Liliaceae)重楼属(Paris)多年生草本植物。作为一种珍稀的药用资源,当前的野生资源及人工栽培都远远满足不了市场的需求。考虑到其地上部分每年都会再生,且地上部分有一定的药用价值,因此若地上部分能够替代根茎入药,则能在一定程度上缓解资源紧缺这一难题。此外,七叶一枝花药用成分的合成和代谢途径,以及造成不同组织药用成分的含量差异的原因也都不甚明了。因此,本研究以七叶一枝花的根茎、茎、一轮叶、二轮叶和花为研究对象,首先利用HPLC方法检测5个部位的重楼皂苷含量,为合理利用七叶一枝花的地上部分,缓解资源紧缺提供理论依据;同时提取5个不同组织部位的总蛋白,利用SWATH技术对这5个部位的蛋白进行鉴定和相对定量;再通过 KEGG 代谢通路富集分析,从蛋白质组学角度分析并揭示七叶一枝花不同组织部位皂苷含量的差异机制,为重楼皂苷合成途径的研究及人工调控提供线索,并且能为七叶一枝花甚至全部重楼属植物的蛋白质组学研究提供良好的理论基础和有益参考。本文主要研究结果如下:<br> (1)利用HPLC检测了七叶一枝花5个部位的薯蓣皂苷元、薯蓣皂苷和重楼皂苷I、II、VI、VII的含量。结果表明,薯蓣皂苷元在5个部位均有分布,根茎中含量最高,达到24.55 mg/g;其次是花,含量为17.27 mg/g;茎、一轮叶和二轮叶中薯蓣皂苷元含量差别较小,均为9 mg/g左右。薯蓣皂苷只分布于根茎、茎和花,在叶中未检测到该物质的存在。其中根茎的含量最高,为5.02 mg/g,其次是花和茎,分别为1.80 mg/g和1.43 mg/g。<br> (2)重楼皂苷种类和含量的分布在5个不同组织中差异极大。根茎中4种重楼皂苷均有分布,其中含量最高的是重楼皂苷I,达到24.82 mg/g,占重楼皂苷总量的84.94%,含量最低的是重楼皂苷VI,仅为0.16 mg/g。茎、一轮叶、二轮叶和花中分别含有一种或者几种重楼皂苷,但含量都较低。对整个植株而言,重楼皂苷总量的高低顺序是根茎>花>茎>一轮叶≈二轮叶。<br> (3)本研究利用 SWATH 技术对七叶一枝花不同部位的蛋白进行鉴定并定量,将4个地上部分均与根茎做对比,共获得779个非冗余差异蛋白。在茎/根茎、一轮叶/根茎、二轮叶/根茎和花/根茎这4个比对组中分别鉴定到490、482、493和519个差异蛋白。地上组织中均存在的差异蛋白有198个,茎、第一轮叶、第二轮叶和花 4 个组织中特异性表达的差异蛋白数目分别为 59、19、24 和 65个。<br> (4)GO注释表明参与碳代谢、氨基酸代谢以及光合作用的蛋白数目较多,分别为147个,65个和52个。亚细胞定位发现,位于叶绿体、细胞质中的蛋白质数目最多,分别占总蛋白的29.53%、26.96%。KEGG代谢通路富集共发现了4个参与重楼皂苷合成有关的上游代谢途径,分别是丙酮酸代谢、萜类骨架合成、甾体合成和核苷糖代谢。其中丙酮酸代谢途径发现的差异蛋白数目多达18个,一些关键酶如丙酮酸激酶、乙酰-CoA 乙酰基转移酶等在地上组织的表达量低于根状茎,可能会对萜类骨架代谢通路中的支流MEP途径造成影响。萜类骨架合成途径一共发现4个差异表达蛋白,甾体合成和核苷糖代谢途径中也分别存在1和15个,其中与皂苷合成的关键酶类发生显著性变化。
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