孫雨默，程 林*，韓 梅*，楊利民

不同產(chǎn)地桔梗皂苷生物合成與土壤元素關(guān)系的研究

孫雨默1, 2，程 林1, 2*，韓 梅1, 2*，楊利民1, 2

1. 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)中藥材學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130118 2. 省部共建生態(tài)恢復(fù)與生態(tài)系統(tǒng)管理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林 長(zhǎng)春 130118

研究桔梗皂苷積累與土壤元素的關(guān)系，從基因表達(dá)水平明確不同產(chǎn)地桔梗皂苷含量差異的原因，為桔梗藥材的科學(xué)種植提供理論依據(jù)。利用HPLC法和香草醛-冰醋酸比色法測(cè)定不同產(chǎn)地桔梗韌皮部和木質(zhì)部的桔梗皂苷D和桔?？傇碥蘸浚瑢?shí)時(shí)熒光定量PCR測(cè)定6種關(guān)鍵酶基因的表達(dá)量，利用原子吸收法、比色法等方法測(cè)定土壤元素含量，用Pearson相關(guān)性分析法分析土壤元素與桔梗皂苷及其關(guān)鍵酶基因表達(dá)量的關(guān)系。河南洛陽(yáng)產(chǎn)桔梗根中的桔梗皂苷D和桔?？傇碥蘸匡@著高于其他產(chǎn)地，桔梗韌皮部和木質(zhì)部的桔梗皂苷含量和關(guān)鍵酶基因表達(dá)量存在較大差異；相關(guān)性分析表明，土壤中Cu、Ca和Zn含量對(duì)桔梗皂苷的合成起主要作用，甲羥戊酸焦P酸脫羧酶基因、法尼基焦P酸合酶基因和異戊烯基焦P酸異構(gòu)酶基因是桔梗皂苷合成過(guò)程中的主要關(guān)鍵酶基因，土壤元素對(duì)桔梗關(guān)鍵酶基因具有一定的調(diào)控作用。土壤元素通過(guò)調(diào)控關(guān)鍵酶基因進(jìn)而影響桔梗皂苷的合成，其中土壤中Zn含量起主要作用。

桔梗；桔梗皂苷D；桔?？傇碥眨换虮磉_(dá)；土壤元素；甲羥戊酸焦P酸脫羧酶；法尼基焦P酸合酶；異戊烯基焦P酸異構(gòu)酶

桔梗(Jacq.) A. DC. 為桔?？贫嗄晟荼局参铮行?、祛痰、利咽、排膿等功效[1]。主要分布于東北、華北、華東、華中及西南地區(qū)，桔梗皂苷D是桔梗中主要質(zhì)控成分[2]。研究發(fā)現(xiàn)，不同產(chǎn)地桔梗皂苷含量差異較大[3-5]。

生態(tài)環(huán)境是影響中藥材質(zhì)量形成的重要因素，生態(tài)環(huán)境主要指氣候、土壤、地質(zhì)等生態(tài)因子[6-9]，其中土壤因子對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育有較大影響，植物生長(zhǎng)發(fā)育所需要的大部分營(yíng)養(yǎng)均來(lái)自于土壤，楊月等[10]研究發(fā)現(xiàn)土壤無(wú)機(jī)元素通過(guò)影響三七藥材中無(wú)機(jī)元素含量影響三七藥材品質(zhì)；王升等[11]研究發(fā)現(xiàn)黃芩對(duì)各元素的吸收能力受產(chǎn)地的影響較大，黃芩對(duì)無(wú)機(jī)元素的吸收與各產(chǎn)地根際土壤無(wú)機(jī)元素有一定關(guān)聯(lián)性；因此研究土壤元素對(duì)桔梗皂苷的合成具有重要意義。

除生態(tài)因素外，遺傳因素對(duì)中藥材質(zhì)量的形成也具有重要作用，目前已有研究發(fā)現(xiàn)了桔梗皂苷的合成通路及其合成過(guò)程中的關(guān)鍵酶基因[12-14]，主要包括：3-羥基-3-甲基戊二酸單酰輔酶A還原酶基因（3-hydroxy-3-methyglutaryl coenzyne-A reductase gene，）[15-16]；乙酰輔酶A?；D(zhuǎn)移酶基因（acetyl-CoA acetyltransferase gene，）[17]；甲羥戊酸焦P酸脫羧酶基因（mevalonate pyrophosphate decarboxylase gene，）[18]；異戊烯基焦P酸異構(gòu)酶基因（isopentenyl diphosphate isomerase gene，）[19-20]；法尼基焦P酸合酶基因（farnesyl pyrophosphate synthase gene，）[21]；鯊烯合成酶基因（squalene synthase gene，）等[22-23]。雖然已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了桔梗皂苷合成過(guò)程中的關(guān)鍵酶基因，但是其作用機(jī)制尚不明晰，關(guān)于生態(tài)環(huán)境對(duì)桔梗皂苷合成過(guò)程中關(guān)鍵酶基因的影響也未見(jiàn)報(bào)道。

本研究以11個(gè)產(chǎn)地桔梗及其土壤為材料，測(cè)定了不同產(chǎn)地桔梗韌皮部和木質(zhì)部的桔梗皂苷D和桔?？傇碥蘸考捌?種關(guān)鍵酶基因的相對(duì)表達(dá)量和土壤元素含量，并對(duì)桔梗皂苷含量與關(guān)鍵酶基因表達(dá)量和土壤元素進(jìn)行了Pearson相關(guān)性分析，以期找到不同產(chǎn)地桔梗皂苷含量不同的主要影響因素，為桔梗的合理栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與器材

1.1 材料

桔梗樣品為本課題組于2017年和2018年9～10月份采集，共11個(gè)不同產(chǎn)地，主要分布于吉林省、河南、河北、山西、內(nèi)蒙古。所有樣品由楊利民教授鑒定為桔梗(Jacq.) A. DC.的根，樣地信息見(jiàn)表1。此次采樣采用5點(diǎn)采樣法，并用環(huán)刀采集土壤3份。

1.2 主要試劑

對(duì)照品桔梗皂苷D（批號(hào)A0217AS）、香草醛（批號(hào)A0219AS）購(gòu)于大連美倫生物技術(shù)有限公司，質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞98%；多糖多酚植物總RNA提取試劑盒生產(chǎn)自北京莊盟國(guó)際生物基因科技有限公司，Bioteke Super RT Kit cDNA合成試劑盒購(gòu)于北京百泰克生物技術(shù)有限公司，TB GreenTMPremin Ex TaqTM熒光染料購(gòu)于TaKaRa公司等。

1.3 主要儀器

Agilent1260型高效液相色譜儀（美國(guó)Agilent公司），AUY220型電子天平（日本島津公司），電熱恒溫水浴鍋（北京市光明醫(yī)療儀器有限公司），Mx3000P型熒光定量PCR儀（美國(guó)Aligent公司），NanoDrop 2000型核酸/蛋白定量?jī)x（美國(guó)Thermo公司），MDF-382E型超低溫冰箱（日本SANYO公司），SIM-F140型制冰機(jī)（日本SANYO公司）。

表1 樣地信息

2 方法

2.1 桔梗總皂苷含量的測(cè)定

2.1.1 供試品溶液的制備 取桔梗粉末2 g（過(guò)篩60目），精密稱定，精密加入50%甲醇50 mL，稱定質(zhì)量，超聲處理（功率250 W、頻率40 kHz）30 min，放冷，濾過(guò)，再稱定質(zhì)量，用50%甲醇補(bǔ)足減失的質(zhì)量，搖勻，超聲，濾過(guò)，定容至25 mL量瓶。

2.1.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 將香草醛對(duì)照品梯度稀釋溶液在576 nm波長(zhǎng)處比色測(cè)定各對(duì)照品稀釋液吸光度（）值。以濃度為橫坐標(biāo)（），值為縱坐標(biāo)（），繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線＝4.668?0.040 4，2＝0.998 4。

2.1.3 總皂苷的測(cè)定 取待測(cè)液1 mL于錐形瓶中，放置烘箱內(nèi)60 ℃揮干，加入5%（香草醛＋冰醋酸）顯色劑0.2 mL和0.8 mL高氯酸，70 ℃水浴加熱15 min，快速拿出，冰浴3 min，室溫放置5 min，加5 mL冰醋酸，使用紫外分光光度計(jì)576 nm處測(cè)得值，最后帶入標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算桔?？傇碥蘸?。

2.2 桔梗皂苷D含量測(cè)定

2.2.1 對(duì)照品溶液的制備 取桔梗皂苷D對(duì)照品適量，精密稱定，加甲醇制成0.5 mg/mL的溶液，即得。

2.2.2 供試品溶液的制備 同“2.1.1”項(xiàng)。

2.2.3 色譜條件 色譜柱：C18分析柱（250 mm×4.6 mm）；流動(dòng)相為乙腈（B）-P酸（A），梯度洗脫（0～20 min，4% A；20～35 min，15%～23% A；35～55 min，23%～28% A；55～65 min，28%～40% A；65～80 min，40%～90% A）；體積流量1.0 mL/min；柱溫30 ℃；檢測(cè)波長(zhǎng)210 nm；進(jìn)樣量20 μL。

柴油機(jī)經(jīng)過(guò)8h的磨合，Rz減少了，理論上其閉口間隙擴(kuò)大了0.03mm，實(shí)際上對(duì)第一道環(huán)的閉口間隙進(jìn)行檢測(cè)，其間隙都在0.4mm以上，達(dá)到了（1）式計(jì)算所得的最小間隙標(biāo)準(zhǔn)。隨著柴油機(jī)磨合的繼續(xù)，平均磨損率會(huì)進(jìn)一步降低，達(dá)到穩(wěn)定期后，閉口間隙最后趨于穩(wěn)定［6］。

2.2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立 取桔梗皂苷D對(duì)照品溶液，依次稀釋得到初始濃度分別為1/32、1/16、1/8、1/4、1/2、1/1的混合對(duì)照品溶液。按照上述色譜條件，依次進(jìn)樣20 μL，以峰面積為縱坐標(biāo)（），溶液質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)（），繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果線性關(guān)系良好，回歸方程為＝3.138 5?24.518，2＝0.999 6。

2.2.5 方法學(xué)考察 精密度、穩(wěn)定性、重復(fù)性及加樣回收率試驗(yàn)考察符合要求，RSD均小于3%。

2.2.6 桔梗皂苷D含量測(cè)定 取“2.1.1”制備的供試樣品，過(guò)0.45 μL微孔濾膜，按照上述色譜條件進(jìn)樣20 μL，將峰面積帶入標(biāo)曲，求得桔梗皂苷D含量。

2.3 土壤元素測(cè)定

土壤速效氮采用堿解擴(kuò)散法，土壤速效P采用鉬銻抗比色法，土壤金屬元素如速效K、Fe、Cu、Zn、Mn、Ca和Me采用原子吸收法。具體操作參考《土壤農(nóng)化分析》[24]。

2.4 關(guān)鍵酶基因表達(dá)量檢測(cè)

2.4.1 桔梗根部總RNA的提取和cDNA的合成 取保存在?80 ℃冰箱中的不同產(chǎn)地桔梗韌皮部和木質(zhì)部的鮮樣50～100 mg置于干凈的研缽中加入液氮充分研磨20～25 min，磨成細(xì)粉為止，之后的步驟參照多糖多酚植物總RNA提取試劑盒用核酸蛋白檢測(cè)儀測(cè)定RNA濃度和純度。之后，使用Bioteke Super RT Kit cDNA合成試劑盒將總RNA反轉(zhuǎn)錄合成cDNA，放入?20 ℃冰箱中保存?zhèn)溆谩Ｒ陨纤胁襟E均在冰上操作。

2.4.2 桔梗皂苷合成中關(guān)鍵酶基因表達(dá)量的測(cè)定 采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR法，通過(guò)查閱文獻(xiàn)，確定以為內(nèi)參基因，選擇了桔梗皂苷合成過(guò)程中的6種關(guān)鍵酶基因（、、、、）為目的基因，6種關(guān)鍵酶基因和內(nèi)參基因的引物序列見(jiàn)表2，并以吉林松原產(chǎn)地的韌皮部基因表達(dá)量為對(duì)照，測(cè)定不同產(chǎn)地桔梗韌皮部和木質(zhì)部關(guān)鍵酶基因表達(dá)量。反應(yīng)體系：TB GreenTMPremin Ex TaqTM熒光染料10 μL，ddH2O 7 μL，引物各1 μL，cDNA 1 μL，共20 μL，每個(gè)反應(yīng)重復(fù)3次。反應(yīng)程序：94 ℃預(yù)變性30 s；45個(gè)循環(huán)（94 ℃變性5 s，55 ℃退火30 s，72 ℃延伸20 s）。

表2 基因引物序列

3 結(jié)果與分析

3.1 不同產(chǎn)地桔梗皂苷含量分析

分別利用香草醛-冰醋酸比色法和HPLC法測(cè)定了不同產(chǎn)地桔梗韌皮部和木質(zhì)部的桔?？傇碥蘸徒酃Ｔ碥誅含量，結(jié)果見(jiàn)圖1，不同產(chǎn)地桔梗中桔梗皂苷含量差異較大，圖1-A為不同產(chǎn)地桔?？傇碥蘸?1批桔梗樣品中，以河南洛陽(yáng)（J3）、山西晉城（J4）和內(nèi)蒙古赤峰（J6～J11）樣地的桔?？傇碥蘸枯^高，質(zhì)量分?jǐn)?shù)在6%～9%，吉林長(zhǎng)春（J1）和河北承德（J2）樣地的桔?？傇碥蘸枯^低，分別為4.3%、3.2%；圖1-B為不同產(chǎn)地桔梗韌皮部和木質(zhì)部桔?？傇碥蘸浚g皮部的總皂苷含量顯著高于木質(zhì)部，韌皮部與木質(zhì)部的質(zhì)量比約為6∶1，所以桔梗根部的總皂苷主要來(lái)自于韌皮部；圖1-C為不同產(chǎn)地桔梗皂苷D含量，《中國(guó)藥典》2020年版規(guī)定桔梗皂苷D的含量為不小于0.1%，由圖可知，除了河北承德（J2）樣地的桔梗皂苷D質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.095%，未達(dá)到藥典標(biāo)準(zhǔn)，其余產(chǎn)地桔梗皂苷D含量顯著高于藥典標(biāo)準(zhǔn)，以河南洛陽(yáng)（J3）樣地的桔梗皂苷D質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高為0.153%，是《中國(guó)藥典》規(guī)定的1.5倍；圖1-D為桔梗韌皮部和木質(zhì)部中桔梗皂苷D的含量，桔梗韌皮部的桔梗皂苷D質(zhì)量分?jǐn)?shù)均顯著高于木質(zhì)部，韌皮部的桔梗皂苷D質(zhì)量分?jǐn)?shù)是木質(zhì)部的2.66～2.98倍，所以桔梗根部的桔梗皂苷D也主要來(lái)自于韌皮部。

不同字母表示經(jīng)Duncan氏法檢驗(yàn)差異顯著（P＜0.05），下同

3.2 不同產(chǎn)地桔梗土壤元素含量分析

圖2 不同產(chǎn)地桔梗土壤元素含量()

3.3 不同產(chǎn)地桔梗土壤因子與桔梗皂苷相關(guān)性分析

采用SPSS19.0對(duì)不同產(chǎn)地桔梗土壤元素含量與桔梗皂苷含量進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析，由表3可知，桔梗木質(zhì)部桔?？傇碥蘸颗c土壤Cu含量呈顯著正相關(guān)（＜0.05），說(shuō)明桔梗木質(zhì)部的桔?？傇碥蘸恐饕芡寥繡u含量的的影響較大；桔梗韌皮部的桔?？傇碥蘸颗c土壤Ca呈顯著正相關(guān)（＜0.05），桔梗根部桔梗總皂苷含量也與土壤Ca呈顯著正相關(guān)（＜0.05），可能因?yàn)榻酃８康慕酃？傇碥罩饕獊?lái)自于桔梗的韌皮部，且桔?？傇碥盏姆e累與土壤Ca密切相關(guān)；桔梗根部桔梗皂苷D含量與土壤Zn含量呈顯著正相關(guān)（＜0.05），說(shuō)明桔梗根部桔梗皂苷D含量受土壤Zn含量影響較大。

3.4 桔梗皂苷合成過(guò)程中關(guān)鍵酶基因表達(dá)量

桔梗皂苷D是評(píng)價(jià)桔梗質(zhì)量的關(guān)鍵因素，根據(jù)“3.1”項(xiàng)的研究，按照桔梗皂苷D含量高低將產(chǎn)地進(jìn)行排序?yàn)楹幽下尻?yáng)＞山西晉城＞內(nèi)蒙赤峰紅山區(qū)＞內(nèi)蒙赤峰寧城＞吉林長(zhǎng)春＞吉林松原＞內(nèi)蒙赤峰喀喇沁旗＞內(nèi)蒙赤峰巴林右旗＞內(nèi)蒙赤峰汐子鎮(zhèn)＞內(nèi)蒙赤峰天義鎮(zhèn)＞河北承德，其中河北承德（J2）樣地的桔梗皂苷D含量未達(dá)到藥典標(biāo)準(zhǔn)。韌皮部的皂苷含量顯著高于木質(zhì)部，說(shuō)明韌皮部是桔梗皂苷D儲(chǔ)存的重要位置。桔梗韌皮部和木質(zhì)部的關(guān)鍵酶基因表達(dá)量結(jié)果見(jiàn)圖3，以基因?yàn)閮?nèi)參基因，吉林松原（J5）樣地的桔梗皂苷含量相對(duì)于其他樣地處于中等水平，因此以吉林松原（J5）樣地桔梗的韌皮部的關(guān)鍵酶基因表達(dá)量為對(duì)照。從圖3（A-F）中發(fā)現(xiàn)，不同產(chǎn)地的韌皮部和木質(zhì)部的關(guān)鍵酶表達(dá)量表達(dá)模式不同，基因在木質(zhì)部中的表達(dá)量均高于韌皮部，大部分樣地的、、和基因在韌皮部的表達(dá)量高于木質(zhì)部，然而未達(dá)到藥典標(biāo)準(zhǔn)的河北承德（J2）樣地，有5個(gè)基因（、、、、）在木質(zhì)部的表達(dá)量高于韌皮部，可能是這些基因在其韌皮部的表達(dá)量較低，導(dǎo)致河北承德（J2）樣地韌皮部桔梗皂苷D積累不足，未達(dá)到藥典標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，河北承德（J2）樣地的基因在桔梗韌皮部的表達(dá)量顯著高于木質(zhì)部，而其他樣地的桔梗韌皮部和木質(zhì)部的表達(dá)量大致相同，這種不正常的表達(dá)，可能對(duì)皂苷的積累產(chǎn)生了抑制作用。

表3 土壤元素與桔梗皂苷含量的相關(guān)性分析

*相關(guān)性顯著（＜0.05）；**相關(guān)性極顯著（＜0.01），下同

*Correlation is significant (< 0.05);**correlation is very significant (< 0.01), same as below

圖3 桔梗皂苷合成的關(guān)鍵酶基因表達(dá)量()

3.5 桔梗皂苷含量與關(guān)鍵酶基因表達(dá)量的相關(guān)性分析

采用SPSS19.0對(duì)不同產(chǎn)地桔梗皂苷含量與關(guān)鍵酶基因表達(dá)量進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析見(jiàn)表4，木質(zhì)部的桔梗總皂苷含量與、和基因呈顯著負(fù)相關(guān)（＜0.05），說(shuō)明這3個(gè)基因在木質(zhì)部中的過(guò)度表達(dá)對(duì)桔梗皂苷的合成產(chǎn)生了抑制作用，桔梗根部桔梗皂苷D含量與和基因呈顯著正相關(guān)（＜0.05），與基因呈極顯著正相關(guān)（＜0.01），說(shuō)明、和基因的表達(dá)對(duì)桔梗根部桔梗皂苷D的合成起主要調(diào)控作用。

3.6 土壤因子與關(guān)鍵酶基因表達(dá)量的相關(guān)性分析

采用SPSS19.0對(duì)不同產(chǎn)地桔梗土壤元素與關(guān)鍵酶基因表達(dá)量進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析見(jiàn)表5，土壤堿解氮、速效P和速效Fe含量與基因的表達(dá)量呈極顯著正相關(guān)（＜0.01），土壤速效Mn含量與基因成顯著正相關(guān)（＜0.05）土壤說(shuō)明土壤堿解氮、速效P、速效Fe和速效Mn含量對(duì)基因的表達(dá)有促進(jìn)作用；土壤速效Zn和速效Mn含量與基因呈顯著負(fù)相關(guān)（＜0.05），說(shuō)明土壤速效Zn和速效Mn含量對(duì)基因的表達(dá)有促進(jìn)作用；其他土壤元素對(duì)關(guān)鍵酶基因表達(dá)量有一定的影響，但是相關(guān)性不顯著，可能是生態(tài)因子相互作用，共同影響關(guān)鍵酶基因的表達(dá)量，需要進(jìn)一步的研究。

表4 桔梗皂苷含量與關(guān)鍵酶基因的相關(guān)性

表5 土壤元素與關(guān)鍵酶基因的相關(guān)性

4 討論

藥用植物不同部位有效成分含量存在一定的差異，李小瑩等[25]研究發(fā)現(xiàn)，雞血藤木質(zhì)部的黃酮類藥效成分成分高于韌皮部；本研究發(fā)現(xiàn)，不同產(chǎn)地桔梗韌皮部的桔梗總皂苷和桔梗皂苷D含量均高于木質(zhì)部；不同產(chǎn)地桔梗根中桔?？傇碥蘸徒酃Ｔ碥誅含量存在較大差異，其中河南洛陽(yáng)（J3）樣地桔梗總皂苷和桔梗皂苷D含量最高，河北承德（J2）樣地桔梗皂苷D含量最低，未達(dá)到藥典標(biāo)準(zhǔn)，不同產(chǎn)地桔梗皂苷含量差異可能與土壤、溫度、光照、降雨量等生態(tài)因子密切相關(guān)。

本實(shí)驗(yàn)分析了土壤元素對(duì)桔梗皂苷及其合成過(guò)程中的關(guān)鍵酶基因表達(dá)量的影響。植物生長(zhǎng)發(fā)育需要大量的營(yíng)養(yǎng)元素，這些元素大部分來(lái)自于土壤，土壤元素能夠影響植物體內(nèi)元素含量，進(jìn)而影響植物次生代謝產(chǎn)物，Zhu等[26]研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)施P量高于20 kg/(P·ha)桔梗皂苷含量開(kāi)始降低；劉巖等[27]研究發(fā)現(xiàn)，土壤中的無(wú)機(jī)元素含量影響黃芩對(duì)無(wú)機(jī)元素的吸收，土壤中的大量元素K，微量元素Fe和Mg能夠促進(jìn)黃芩中黃芩苷的合成，任平等[28]研究發(fā)現(xiàn)土壤元素微量元素Cu、Fe對(duì)景天三七活性成分含量影響較大。本研究發(fā)現(xiàn)，不同產(chǎn)地桔梗土壤元素含量差異較大，桔梗皂苷D含量最高的河南洛陽(yáng)（J3）樣地的土壤有效微量元素Fe、Cu、Zn和Mn含量處于極高水平，相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，土壤中Cu和Ca含量能夠分別促進(jìn)桔梗木質(zhì)部和韌皮部桔?？傇碥盏暮铣?，土壤中Zn和Ca含量分別促進(jìn)了桔梗根部桔梗皂苷D和桔?？傇碥盏暮铣桑酝寥涝刂蠧u、Zn和Ca的含量是造成不同產(chǎn)地桔梗皂苷含量不同的主要土壤因子。

中藥材中的次生代謝產(chǎn)物與其合成過(guò)程中的關(guān)鍵酶基因密切相關(guān)，趙鈺等[29]研究發(fā)現(xiàn)，、β-、-和-這4個(gè)基因柴胡皂苷含量有重要關(guān)聯(lián)；本研究發(fā)現(xiàn)桔梗韌皮部的桔梗皂苷D和桔?？傇碥蘸烤哂谀举|(zhì)部，和基因在韌皮部的表達(dá)量明顯高于木質(zhì)部，這2個(gè)基因可能是導(dǎo)致桔梗皂苷在韌皮部和木質(zhì)部差異較大的關(guān)鍵基因，、和基因在桔梗木質(zhì)部的過(guò)量表達(dá)抑制了木質(zhì)部的桔?？傇碥赵碥盏暮铣?，、和與桔梗根部的桔梗皂苷D含量呈顯著正相關(guān)（＜0.05），在桔梗皂苷D的合成過(guò)程中起主要調(diào)控作用。

生態(tài)因子能夠調(diào)控關(guān)鍵酶基因表達(dá)量進(jìn)而影響皂苷含量[30]，楊林林等[31]研究發(fā)現(xiàn)，生態(tài)因子與關(guān)鍵酶基因的表達(dá)共同調(diào)控了人參皂苷的合成，對(duì)人參皂苷的積累有重要影響；韋赫等[32]研究發(fā)現(xiàn)水分能夠通過(guò)調(diào)控、、和基因影響黃芪皂苷含量；關(guān)于土壤中元素對(duì)藥用植物關(guān)鍵酶基因表達(dá)量影響的研究較少，本研究發(fā)現(xiàn)桔梗皂苷的形成主要受土壤Cu、Zn和Ca影響最大，土壤中Zn含量與基因表達(dá)量呈顯著正相關(guān)（＜0.05），而基因是桔梗皂苷合成過(guò)程中起主要調(diào)控作用的關(guān)鍵酶基因之一，表明土壤Zn主要通過(guò)調(diào)控基因進(jìn)而影響桔梗皂苷的合成。

利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突

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Effects of soil elements on platycodin biosynthesis process infrom different habitats

SUN Yu-mo1, 2, CHENG Lin1, 2, HAN Mei1, 2, YANG Li-min1, 2

1. College of Chinese materials, Jilin Agricultural University, Changchun 130118, China 2. State Key Laboratory of Ecological Recovery and Ecosystem Management, Changchun 130118, China

To explore the relationship between platycodin accumulation and soil elements, to identify the reasons for the the content difference ofbetween different origins from the gene expression level, and to provide a theoretical basis for the scientific cultivation of.The content of platycodin D and total platycodin in phloem and xylem from different habitats were determined by HPLC and vanilla aldehyde-glacial acetic acid colorimetric, the expression of key enzyme genes were determined by real-time quantitative PCR,thecontent of soil elements were determined byAtomic Absorption Method. And the relationship between soil elements and the expression levels of platycodin and its key enzyme genes was analyzed by Pearson correlation analysis.The content of platycodin D and total platycodin from Luoyang, Henan, was significantly higher than those of other habitats; Platycodin content and expression of key enzyme genes in phloem and xylem ofwere quite different; Contents of Cu, Ca and Zn in soil play a major role in the synthesis of platycodin, mevalonate pyrophosphate decarboxylase gene (), farnesyl pyrophosphate synthase gene () and isopentenyl diphosphate isomerase gene () genes were the main key enzyme genes in the synthesis of platycodin; Soil elements had a certain regulatory effect on the expression of key enzyme genes.Soil elements affect the synthesis of platycodin by regulating key enzyme genes, with Zn content in the soil playing a major role.

(Jacq.) A.DC.; platycodin D; total platycodin; gene expression; soil elements; mevalonate pyrophosphate decarboxylase; farnesyl pyrophosphate synthase; isopentenyl diphosphate isomerase

R286.2

A

0253 - 2670(2022)15 - 4844 - 09

10.7501/j.issn.0253-2670.2022.15.028

2021-12-06

國(guó)家中藥材產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目（CARS-21）

孫雨默（1994—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)樯鷳B(tài)學(xué)。E-mail: 454091276@qq.com

通信作者：程 林（1988—），男，博士，研究方向?yàn)樗幱弥参锎紊x生態(tài)調(diào)控研究。E-mail: idream9999@126.com

韓 梅（1964—），女，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)橘Y源植物生態(tài)與質(zhì)量調(diào)控研究。E-mail: hanmei77@sohu.com

[責(zé)任編輯 時(shí)圣明]