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人参(Panax ginseng C.A.Mey.)是国内外名贵中药材,应用十分广泛。本文为了提高人参不定根中人参皂苷含量,分别进行人参不定根系的筛选,人参和三七土壤微生物和内生菌优势菌分析,以及三七的优势菌株球毛壳菌对人参皂苷代谢调控的研究。首先根据人参外植体年限和人参不定根形态(主根与支根),分别建立了6种人参不定根培养体系。从人参皂苷含量、功能基因表达水平等方面将人参不定根系与5年生栽培人参(5Y)进行比较,并结合主成分分析,结果表明:AR-5R(5年生人参诱导不定根支根)人参皂苷含量(23.03 mg/g)与5Y(31.88 mg/g)最接近,且与基因表达量相一致,从而筛选出AR-5R为人参不定根最优根系。以不同人参产地(抚松,靖宇,通化)和三七产地(阿三龙,回龙,示范园)的根际土壤和根部样本为研究对象,提取样本中微生物的总DNA后分别在细菌16S rDNA和真菌ITS1区域进行高通量测序,以回龙三七和抚松6年生人参的活性成分最高为重要依据,对其进行优势菌株预测。发现人参土壤优势细菌有Pseudomonas citronellolis等16株,人参土壤优势真菌有Trichoderma spirale等15株,人参优势内生细菌有Delftia tsuruhatensis等30株,人参优势内生真菌有Clonostachys divergens等20株。三七土壤优势细菌有bacterium Ellin5102等18株,三七土壤优势真菌有Chaetomium globbosum等32株,三七内生细菌优势菌有Sphingobium fuliginis等19株,三七内生真菌优势菌有Microidium phyllanthi等10株。采用传统微生物分离方法,从三七根部和土壤共得到细菌36株、真菌40株、鉴定出Chaetomium globosum等15株,其中C.globosum与ITS1预测的三七回龙的优势菌一致,被选为后续实验菌株。为提高人参皂苷含量,考察不同处理方式(灭菌菌体,孢子悬浮液,固定化孢子,固定化菌丝体)的C.globosum对人参不定根的影响。发现固定化孢子组明显增加皂苷含量,最优共培养条件是液固比10:1(mL/g),初始pH 6.5,时间24 h,总皂苷(56.29 mg/g)提高3.2倍。考察其诱导机制,发现诱导子可增加人参抗性反应中信号分子(Ca2+、NO和H202)积累、上调抗性基因(PAL和PR10)和人参皂苷生物合成途径中的功能基因(GPS、FPS、SS、SE、DS、CYP716A47、CYP716A53 v2、UGT74AE2、UGT94Q2、UGTPg1和UGTPg100)的表达量。为确定C.globosum中的有效成分,对共培养发酵液进行GC-MS分析,发现在C.globosmu发酵液分析出6个特征代谢物,其中L-天冬氨酸可能起主要作用。通过最优菌株球毛壳菌与最优人参根系共同培养,明显提高不定根中人参皂苷含量,为工业化生产人参活性成分提供理论基础和技术支持。