鐵皮石斛是我國傳統名貴中藥材,《中華人民共和國藥典》的所有版本中均有記載,具有益胃生津和滋陰清熱之功效,常用于熱病津傷,口干煩渴,胃陰不足,食少干嘔,病后虛熱不退,陰虛火旺,骨蒸勞熱,目暗不明,筋骨痿軟等癥之治療。長(cháng)期食用可有效提高人體免疫力。由葡萄糖和甘露糖等單糖組成的葡甘露聚糖(多糖)被認為是鐵皮石斛中的主要功能活性成份之一,具有抗氧化、降血糖、預防脂肪肝和增強人體免疫力等生物活性。鐵皮石斛多糖活性的高低與其乙酰化修飾程度有關(guān),多糖中O-乙酰基含量越高,其水溶性越好且生物活性越強。但目前有關(guān)鐵皮石斛多糖乙酰化修飾方面的研究還很少。
中科院華南植物園農資中心司燦博士在段俊教授的指導下,對鐵皮石斛多糖乙酰化修飾的分子機制進(jìn)行了研究,發(fā)現鐵皮石斛中的O-乙酰基主要在莖稈中積累,其次是葉和花。并從鐵皮石斛基因組中鑒定、克隆和分析了三個(gè)鐵皮石斛多糖乙酰化調控基因RWA(DoRWA1、DoRWA2和DoRWA3),啟動(dòng)子分析顯示,這3個(gè)基因均含有脫落酸響應元件,相對表達量在脫落酸處理下均呈先升高后降低的趨勢;亞細胞定位結果顯示它們均定位于內質(zhì)網(wǎng)中,暗示內質(zhì)網(wǎng)可能為多糖乙酰化反應的場(chǎng)所;熒光定量PCR顯示這三個(gè)基因中DoRWA3的表達量最高,且和鐵皮石斛多糖合成相關(guān)基因具有相同的表現趨勢;35S::DoRWA3轉基因株系和野生型相比,種子、葉片和莖稈中的乙酰化水平顯著(zhù)上升,表明DoRWA3參與了鐵皮石斛多糖的乙酰化過(guò)程。該研究為鐵皮石斛種質(zhì)改良和多糖相關(guān)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)提供了理論參考。
相關(guān)研究成果已發(fā)表在國際學(xué)術(shù)刊物International Journal of Molecular Sciences(《國際分子科學(xué)雜志》)(doi:10.3390/ijms21176250)上。論文鏈接:https://www.mdpi.com/1422-0067/21/17/6250
圖1. 組培苗和成苗的水溶性多糖和O-乙酰基含量。
圖2. DoRWA3在擬南芥中超表達。