通过负载褪黑素纳米颗粒增强罗勒（Ocimum basilicum L.）迷迭香酸生物合成：酶活性与基因表达的洞察

《BMC Plant Biology》：Enhancement of rosmarinic acid biosynthesis in Ocimum basilicum L. via melatonin-loaded nanoparticles: insights into enzymatic activity and gene expression

　　

摘要

背景

本研究旨在合成褪黑素负载壳聚糖纳米颗粒（MEL NPs），并评估其对O. basilicum培养物中生物活性代谢物生产、抗氧化活性和基因表达的影响。

结果

我们的结果表明，用褪黑素（MEL）和 MEL NPs（浓度为 5、10 和 20 μM）处理的罗勒叶的总酚（TPC）和总黄酮（TFC）含量显著增加，迷迭香酸含量也有所提高。与对照组相比，10 μM MEL NPs 处理诱导了总酚含量（TPC）和总黄酮含量（TFC）最显著的增加，分别达到 3.48 倍和 3.79 倍。同时，相同的处理导致迷迭香酸（RA）的最大积累量，达到 19.73 mg g?1 鲜重（FW）。

此外，MEL NPs 或褪黑素的应用显著刺激了罗勒叶中的苯丙烷代谢途径，这通过酪氨酸氨基转移酶（TAT）和苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性的增强得到证实。这种酶的刺激作用伴随着关键途径基因的显著转录激活。值得注意的是，用 10 μM MEL NPs 处理的罗勒叶显示 4-香豆酸：辅酶 A 连接酶（4CL）和羟基苯丙酮酸还原酶（HPPR）转录本显著上调，与未处理的对照组相比，表达水平分别增加了 3.45 倍和 5.47 倍。

结论

研究得出结论，10 μM 的纳米包封褪黑素是刺激迷迭香酸生物合成的最有效诱导物，它通过协调关键生物合成基因的转录激活和增强罗勒组织培养中相关酶的活性来实现。与常规褪黑素相比，这是由于其在大规模Ocimum basilicum L. 植物栽培中具有稳定性和靶向递送能力，可作为食品和制药工业的资源。