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摘要紫草科植物是重要的药用植物，其根部或M9培养基中暗培养条件下的细胞可产生红色的萘醌类色素-紫草宁及其衍生物(以后简称紫草宁)，它们具有抗菌、消炎、活血、抗肿瘤等多种功效，同时还可作为一种优质的天然色素应用于食品、化妆品添加剂等。目前研究表明，紫草宁的合成受到物理、化学、生物等多种因素的影响，如光照、金属离子、激素、真菌诱导子等。其中光照可强烈地抑制紫草宁的合成，而且这种抑制作用是可逆的。<br>　　 本课题组在前期工作中采用了抑制消减杂交(SSH)和cDNA芯片技术分离黑暗和白光下紫草细胞差异表达基因，发现了5个与过氧化物酶基因(POD)同源的EST片段。与黑暗相比，白光强烈抑制了紫草POD家族基因的转录表达。其表达模式与紫草宁合成模式基本一致，结合文献报道，我们猜测POD可能通过激活了活性氧信号系统参与了紫草宁的生物合成调控。<br>　　 本研究以硬紫草培养细胞为材料，分别从生理和分子的水平上对活性氧(特别是H2O2)在光信号调控紫草宁生物合成过程中的可能作用和机制进行了初步探讨，以明确活性氧是否参与了光信号所调控的紫草宁合成，为深入研究紫草宁的合成调控分子机制提供理论依据。<br>　　 研究结果表明，在白光培养条件下，紫草宁合成完全受到抑制，紫草细胞内源H2O2和O2-含量稳定在较低的水平上，而在黑暗培养条件下，紫草宁开始合成并且不断积累，在所取的前期时间点(24 h)紫草细胞内源H2O2和O2-含量与白光处理无显著差异，但是随着培养时间的延长，内源H2O2含量在48 h上升到一个较高的水平，并在72 h时达到顶峰；而内源O2-含量同样在48 h开始大幅上升，并在60 h达到最高点，与白光处理相比均具显著差异。光信号对细胞内源H2O2和O2-积累的影响和对紫草宁合成的影响趋势一致，暗示了活性氧信号可能参与了光信号对紫草宁生物合成的调控过程。但是在硬紫草细胞中到底是H2O2起了信号分子作用还是H2O2和O2-共同作为信号分子调控紫草宁的合成还有待于进一步研究。<br>　　 外源施加0.1 mmol/L的H2O2可以显著促进紫草宁及其衍生物的合成并且明显增强紫草宁合成关键酶基因RAL、LePGT、HMGR这3个基因的表达，而对C4H和4CL的转录表达影响不大。而外源加入适量的胞内活性氧产生酶抑制剂(NaN3、NaCN、DPI、咪唑)能显著抑制胞内H2O2水平和紫草宁及其衍生物的含量。以上实验结果表明，硬紫草细胞中H2O2很可能作为信号分子诱导紫草宁的产生。<br>　　 同时为了进一步了解紫草细胞内POD(过氧化物酶)在调控紫草宁生物合成中的作用，本实验室前期工作中克隆了紫草POD基因的cDNA片段。RT-PCR结果表明，白光培养条件下，POD基因的转录表达变化不大并且保持在较低水平上；而黑暗培养条件下POD基因的表达量呈先强烈升高后缓降的趋势(在48 h时达到高峰随后表达量略微降低)，但是与光照培养时相比依然维持在较高水平。其转录表达趋势跟胞内H2O2含量变化以及紫草宁含量变化基本一致，暗示了POD可能是胞内H2O2的产生来源之<br>　　 本文的研究结果为进一步探讨活性氧在紫草宁生物合成中的调控作用及其可能的分子机制以及明确POD在紫草细胞中的作用奠定了基础。