[00119040]油莎草活性成分及产油基因研究

1、项目来源 国家自然科学基金1项、国际合作项目2项、横向课题4项、国家大学生创新实验2项,合计经费131万元。 2、立项背景 2.1、油莎草资源具有深加工的开发优势 产量高,营养价值高。 2.2、社会需求,人民健康需要 油莎草具有体内外抗氧化活性、抑菌性、肿瘤增长抑制作用、抗凝血活性及增强微循环、对缺血性中风大鼠神经组织损伤的保护作用等生物活性。 2.3、生物质能源需求 油莎草含油量是目前油料作物中最高的（含油量20%～30%）,被誉为“油料作物之王”,而关于油莎草在分子水平上的产油基因信息研究鲜有报道。 2.4、荒漠化生态改善优势 新疆很多地方光热条件与油莎豆的原产地非洲地中海地区相似,沙性土壤能满足油莎豆的生长发育,改善生态环境和防风固沙。 油莎草是一种优质、高产、集粮、油、牧、饲于一体的经济作物及候选新药资源,在食用、药用、医疗保健、畜牧、环境保护、生物能源等诸多方面具有很高利用价值。 3、技术原理 项目旨在以研究油莎草独特的活性成分及块茎产油特性为主线,总体思路是围绕可持续发展的资源开发理念,通过食品学科、生物技术、药理药效学、植物生理等多学科交叉,结合食品加工、天然药物化学、植物组培、RNA-Seq、RACE技术、基因编辑技术、免疫组化等分子生物学技术,多层次、多方位的开发特点,一方面进行有效成分提取、生物活性研究及产品试制,另一方面开展产油基因及其功能研究。 4、性能指标 4.1、揭示油莎草地下块茎产油机制：揭示油莎豆块茎发育过程中脂肪酸积累模式和成分相互转化规律,确定RNA测序的取样时间;利用5’RACE和3’RACE技术克隆油莎草油脂合成关键酶ACCase、PEPCase基因,利用RNA-seq技术构建不同发育时期的油莎草转录组文库,生物信息学分析,寻找差异表达基因,筛选出脂肪酸合成途径的关键酶基因;建立油莎草遗传转化体系,用农杆菌介导法转化脂肪酸合成关键酶基因,分析转基因植株含油量和脂肪组成,分子生物学技术分析脂肪酸合成关键酶基因的基因功能,初步阐明油莎豆块茎产油的分子机制。 4.2、以抗氧化能力和提取率为考察指标,确定油莎草总黄酮最优提取工艺。 4.3、油莎草干预缺血性脑中风作用的活性单体化合物结构鉴定：现代色谱分离技术结合NMR光谱分析技术确定油莎草活性单体化合物结构。 4.4、揭示油莎草的生物活性：以DPPH·自由基清除能力及小鼠体内抗氧化实验来评价抗氧化活性;动物试验揭示促进微循环及抗凝血作用;滤纸片法分析抑菌性;噻唑蓝比色法研究抑制肿瘤增殖作用;以神经学评分、脑含水量、脑梗塞体积为指标,研究油莎草总黄酮对缺血性中风大鼠神经组织损伤及其功能的干预作用;通过分析检测HT22细胞中羰基修饰的蛋白质氧化水平,揭示油莎草及其活性单体化合物（荭草苷）对大脑I/R损伤的保护作用及可能的机制。 4.5、确定油莎豆油最优提取技术。 4.6、油莎豆蛋白营养评价、功能性质及应用。 4.7、油莎豆淀粉制备工艺及性质。 4.8、确定油莎豆饮料生产技术。 5、技术的创造性与先进性 项目获得国家发明专利2项,发表论文25篇,其中SCI收录3篇。软件著作权登记1项：油莎豆PEPCase酶基因全长cDNA（序列号：KY446436.1）。项目在理论、技术与方法上有重大突破,自主创新程度高,项目技术达到国际先进水平,推动学科科技进步的作用大,经济、社会效益较大。 6、技术的成熟程度,适用范围和安全性 在本专业一流国际刊物及CSCD发表科研论文23篇,1篇论文获得自治区自然科学优秀学术论文二等奖,他人引用频次达52次,得到学术界认可。 7、应用情况及存在的问题 7.1、应用情况 培养了创新型人才15名,在读硕士10名,在读博士2名,建立了多民族的、团结和谐的学术团队,与世界一流研究组织—澳大利亚联邦科学与工程研究组织植物所合作完成教育部促进与美大地区科研合作与高层次人才培养项目1项,与美国北德克萨斯大学沃思堡健康科学中心药学院合作承担着国家留学基金委创新人才国际合作培养项目1项,首次克隆出油莎豆脂肪酸合成关键酶基因PEPCase基因cDNA全长,已在Genbank注册（序列号：KY446436.1）,研究成果有一定国际影响力。项目执行过程中,完成自治区级大学生创业训练计划项目1项,目前正与阿尔曼清真食品集团有限公司合作试制油莎草曲奇饼干。 7.2、存在问题 科学研究上：关于油莎豆须根尚未研究;对于油莎草异黄酮含量与功效有待进一步研究;关于油莎草干预缺血性脑中风的信号转导通路及分子机制有待进一步研究;pepc基因cDNA的功能还需进一步验证;尚需从蛋白组学试验来验证转录组信息分析结果; 应用研究上：开展中试及产业化工作,加大科研成果转化力度; 重视资源保护：开展油莎草育种工作,解决种子退化问题。 8、历年获奖情况 8.1、自治区自然科学优秀学术论文二等奖1项。 8.2、“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛自治区优秀奖1项。 8.3、新疆大学第二届创业计划大赛中一等奖1项。