氧化铁纳米颗粒对印度紫檀细胞悬浮培养中代谢物积累、基因表达及抗氧化活性的影响研究

《Scientific Reports》：Iron oxide nanoparticle-mediated elicitation enhances secondary metabolite production, antioxidant activity, and gene expression in Melia azedarach L

摘要

Melia azedarach L.（印度紫檀）是一种重要的药用植物，具有多种生物活性，包括抗糖尿病、抗菌、抗真菌、镇痛和抗癌作用。目前关于氧化铁纳米颗粒对印度紫檀细胞悬浮培养中印楝素、鼠尾草酮、菜油甾醇、甲羟戊酸和角鲨烯等代谢物含量的影响，以及参与其合成途径的基因表达和某些抗氧化剂活性的研究尚未得到广泛探索。本研究调查了不同浓度（0、20、40和60 mg/L）的氧化铁纳米颗粒在不同采样时间（3、6和9天）对细胞悬浮生长、代谢物生产和积累、MOF1和SQS1基因表达以及抗氧化酶活性的影响。此外，还使用响应面法优化处理条件，以实现次生代谢物的最大积累。响应面法结果表明，实现印楝素和角鲨烯最大积累的最佳条件分别为在第8.1天和第5.6天施加20 mg/L的氧化铁纳米颗粒，而对于鼠尾草酮，最佳条件为39.2 mg/L的氧化铁纳米颗粒和第4.5天采样。结果表明，在角鲨烯积累达到最高水平时，Mof1和SQS1基因的表达水平最高，与对照组相比分别增加了30.83倍和10.25倍。此外，60 mg/L氧化铁纳米颗粒和第6天采样时脯氨酸含量最高，20 mg/L氧化铁纳米颗粒和第9天采样时总黄酮含量最高，40 mg/L氧化铁纳米颗粒和第3天采样时酚类含量最高。过氧化氢酶和超氧化物歧化酶在20 mg/L氧化铁纳米颗粒和第6天采样时表现出最大活性。结果表明，优化的氧化铁纳米颗粒处理与增强生长、代谢物积累、抗氧化活性和选定生物合成基因表达相关。