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人参（Panax ginseng C.A.Meyer）为五加科人参属名贵中草药,人参皂苷为其主要药效成分,是评价人参药材质量的重要指标。本课题组对长白山人参道地产区15个县市116个栽培样地人参皂苷含量与气候、土壤、海拔等生态因子相关性的大数据分析及有关学者的研究,均提出温度是影响人参皂苷含量的重要生态因子,适当的低温有利于人参皂苷的合成积累。但目前关于低温对人参皂苷生物合成途径关键酶基因表达影响的研究很少,其低温条件下生理生态响应的分子机制尚不明确,因此,本研究从植物生理生态与分子生态学角度出发,以盆栽人参及其愈伤组织为研究对象,通过温度调控,明确影响人参皂苷合成的敏感温度,认识人参皂苷合成积累对温度调控的响应规律;以此为基础,基于盆栽手段,研究低温条件下人参皂苷含量的动态变化,结合人参抗性生理（抗氧化酶、渗透调节物质、內源激素等）指标和人参皂苷合成途径关键酶基因表达,采用转录组测序和miRNA测序技术,综合分析人参皂苷生物合成在转录水平及转录后水平对低温调控的响应模式,阐释人参对低温调控生理生态响应的分子机制,旨在为推进人参药材质量生态调控技术的创新提供理论依据。主要研究结果如下:（1）通过对人参愈伤组织进行温度调控,揭示了人参皂苷合成积累的低温响应规律,发现低温对人参皂苷合成积累具有短时促进作用。盆栽人参研究表明,在短时低温调控下,主根（韧皮部和木质部）和须根中PPT型人参皂苷和叶中PPD型人参皂苷含量均显著增加,其中主根木质部为响应低温的敏感部位。发现温度变化对人参皂苷组分PPD/PPT值具有显著影响,低温是调控人参皂苷合成积累的重要制约因子。（2）盆栽人参及其愈伤组织中人参皂苷与抗性生理指标的相关性分析表明,抗氧化酶（CAT、POD、SOD）、渗透调节物质（Pro、SS、SP）、內源激素（ABA、SA、JA）与人参皂苷含量表现为对低温的趋同适应。在短时低温条件下,人参愈伤组织的抗氧化酶活性、渗透调节物质含量、内源激素含量与人参皂苷含量均呈增加趋势;盆栽人参的抗氧化酶活性、渗透调节物质含量与人参皂苷含量均呈增加趋势,但变化程度小于人参愈伤组织,发现人参皂苷合成与抗性生理指标对低温的趋同适应,可能人参皂苷次生代谢是人参适应低温的补偿机制。（3）低温调控下人参皂苷生物合成途径中HMGR2、FPS、SS1、SE1、DS-Ⅱ、PNY1、CYP716A52v2、CYP716A53v2和CYP716A47基因表达与人参皂苷相关性分析表明,关键酶基因表达对低温具有不同程度响应,短时低温调控人参皂苷生物合成途径关键酶基因HMGR2、SS1和DS-Ⅱ显著上调,PNY1基因受低温响应程度不明显,FPS、SE1、CYP716A53v2和CYP716A52v2在人参不同组织中呈现出不同的表达模式,关键酶基因表达之间联系紧密,与皂苷含量具有相同的表达模式,表明合成途径多个关键酶基因协同调控人参皂苷的生物合成。（4）对低温调控下人参转录组测序发现,大量差异基因被注释到植物激素信号通路、氧化还原过程、次级代谢产物合成、转录因子活性等代谢途径中。低温调控促进ABA合成途径的NCED、ZEP和SDR基因表达上调,说明低温调控通过激活ABA通过刺激相应的转录因子提高次生代谢产物的合成。转录因子MYB、bZIP、AP2和ARF于T4 vs C4组显著上调,与人参皂苷含量变化趋势相同,可作为响应低温的主要候选转录因子。（5）通过对低温调控下人参miRNA测序,共鉴定到482个新的miRNA,265个保守miRNA,133个miRNA在T4组中特异性表达,103个miRNA在C4组中特异表达,鉴定出16个差异表达的miRNA,其中pgi-MIR6135h-p31ss22TC和pgi-MIR6135d-p31ss23CT均与靶基因DNA-3-甲基腺嘌呤糖基化酶呈负相关关系,说明在低温调控下两个miRNA基因通过降解甲基化酶调控人参皂苷次生代谢过程,促进人参皂苷的生物合成。