适度盐胁迫下甘草生长、药用活性成分积累及转录组特征分析OA

以乌拉尔甘草(Glycyrrhiza uralensis Fisch.)幼苗为试验材料,探究25、50、100、200 mmol·L^(-1) NaCl处理对其苗期生长状况和药用活性物质含量的影响,同时结合转录组测序技术解析其分子调控机制。结果表明,盐胁迫处理35 d后,低浓度盐处理未对甘草幼苗产生抑制伤害,其中50 mmol·L^(-1) NaCl处理可显著促进幼苗生长,该浓度下幼苗株高、主根长度及甘草叶和根干质量分别较对照增加53.32%、16.93%、60.31%和72.73%(P<0.05);而高浓度盐处理对甘草幼苗产生毒害作用,200 mmol·L^(-1) NaCl处理显著抑制植株生长。在药用品质调控层面,50 mmol·L^(-1) NaCl处理可有效促进甘草多糖、黄酮、皂苷以及生物碱等药用活性成分积累,处理35 d后,甘草叶和根组织中多糖含量分别提高12.91%和8.32%,总黄酮含量分别提高66.67%和51.72%,总皂苷含量分别提高50.41%和32.49%,生物碱含量分别提高35.30%和39.22%(P<0.05)。基于50 mmol·L^(-1) NaCl处理下甘草叶片转录组测序数据,筛选鉴定出16个参与药用活性成分生物合成相关的差异表达基因。功能分析表明,半乳糖醛酸转移酶编码基因GAUT和1,4-α-葡聚糖分支酶1编码基因GBE1均在盐处理24 h时显著下调,表达差异倍数分别为-2.7和-2.1,推测二者参与调控甘草多糖合成代谢;2-酮戊二酸依赖性双加氧酶编码基因FLS、4-香豆酸∶辅酶A连接酶编码基因4CL、查尔酮合酶编码基因CHS均在盐处理6 h和24 h显著上调,差异倍数分别为1.1倍,1.3倍和2.1倍,有助于黄酮类化合物的合成;皂苷合成关键酶编码基因CYP在盐处理后表达量亦显著上调,差异表达3.7倍;生物碱合成调控转录因子MYC2和WRKY33在盐处理24 h后分别上调1.4倍和2.7倍。综上,50 mmol·L^(-1)适宜浓度盐胁迫可协同促进甘草幼苗生物量积累,同时大幅提升核心药用活性成分含量。