一、项目基本情况

项目名称：三七主要药效成分对重金属胁迫的响应机制及农艺调控对策

主要完成人（单位）：祖艳群(云南农业大学)

梅馨月(云南农业大学)

李祖然(云南农业大学)

冯光泉(文山学院)

秦丽(云南农业大学)

李博(云南农业大学)

吴炯(云南农业大学)

推荐单位：云南农业大学

二、项目简介、候选人对项目的贡献情况、代表性论文专著情况

项目在2个国家自然科学基金项目的大力支持下，项目组开展了近十年的系统研究，针对土壤重金属镉、砷对三七药效成分的影响和作用过程，从皂苷和黄酮代谢过程的酶学、转录组学和蛋白组学等方面，从分子水平和酶学水平揭示了三七主要药效成分对重金属胁迫的响应机制，提出了农艺调控对策。取得的成果和创新点如下：

（1）首次阐明了砷胁迫下皂苷含量和累积与鲨烯氧化酶(PnSE2)和细胞色素P450单加氧酶(PnCYP716A52v2和PnCYP450A47)基因的表达上调有关，皂苷的异质性受到细胞色素P450单加氧酶(PnCYP71D444和PnCYP73A100)和糖基转移酶(PnUGTPg25)基因表达的影响；砷胁迫下，槲皮素与山萘酚是三七黄酮的主要组成成分，黄酮代谢的关键限速酶是二氧黄酮-3-羟化酶和黄酮醇合成酶；砷胁迫下，合理施用钙镁磷肥能促进三七药效成分的提高。该成果丰富了三七药效成分（皂苷和黄酮）含量及其代谢对土壤重金属响应的理论。

（2）首次揭示了镉胁迫下，施用石灰增加皂苷合成相关酶达玛烯二醇合成酶、鲨烯氧化酶活性，同时，细胞色素P450单加氧酶（PnCYP376A54和Pn71A1）和UDP-糖基转移酶（Pn84B1）相关基因表达上调，导致主根皂苷含量增加。

（3）筛选出土壤砷（200-260 mg/kg）胁迫下，施用750 kg/hm²钙镁磷肥，三七根部砷含量不超标；镉（6.0 mg/kg）胁迫下，施用石灰2250 kg/hm²，并且叶面喷施0.1 mol/L草酸能使三七根部镉含量不超标。该措施对保障三七安全生产和药效成分品质具有重要的现实意义。

由于三七为云南省道地药材，关于三七主要效应成分对重金属响应机理的研究成果具有前瞻性和引领性；揭示三七主要药效成分对重金属镉、砷响应的酶学和分子机制，筛选切实有效的调控对策，为保障云南三七安全生产和药效成分品质奠定了基础，具有重要的理论和实践价值。

（4）项目发表论文22篇，其中，SCI收录3篇，中文核心论文7篇。影响因子18.979（其中SCI 13.468)，总被引频次39（他引频次30），培养9名硕士研究生。专家组一致认为该项目研究成果总体达到国内先进，部分成果国际领先水平。

候选人对项目的贡献

祖艳群：负责国家自然基金项目-三七皂苷和黄酮合成对砷胁迫的响应；石灰介导下镉对皂苷和黄酮产量的影响机制。发表SCI收录论文3篇（第一作者1篇，通讯作者2篇），中文核心4篇（第一作者）。

梅馨月：参与完成了本项目，参与研究镉胁迫下，施用不同含钙物质对三七药用成分的影响及其机制。发表SCI收录论文1篇（并列通讯作者）。

李祖然：参与完成了本项目，参与研究了砷/镉胁迫下，三七生长及生理特征，并探讨了通过钙素调控三七药用成分的机制。发表SCI收录论文2篇（第一作者）。

冯光泉：参与设计了本项目，参与研究砷胁迫下，三七药用成分的响应机制。发表中文核心论文3篇（第5或第6作者）。

秦丽：参与完成了本项目，参与研究镉胁迫下，采用叶面喷施草酸对三七药用成分的影响及其机制。发表SCI收录论文1篇（并列通讯作者）。

李博：参与完成了本项目，参与研究砷胁迫下，三七生长和药用成分的响应。发表SCI收录论文3篇（第3或第6作者）。

吴炯：参与完成了本项目，参与研究镉胁迫下，三七抗性特征和蛋白质组学分析。发表中文核心论文3篇（第5或第6作者）。

代表性8篇论文

1. Zuran Li, Xinyue Mei, Tao Li, Shu Yang, Li Qin, Bo Li, Yanqun Zu*. Effects of calcium application on activities of membrane transporters inPanax notoginsengunder cadmium stress. Chemosphere, 2021, 262:127905.doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.127905.(影响因子: 8.943,被引频次7)

2. Yanqun Zu, Xinyue Mei, Bo Li, Tao Li, Qi Li, Li Qin* & Zhiqing Yang*. Effects of calcium application on the yields of flavonoids and saponins inPanax notoginseng under cadmium stress. International Journal of Environmental Analytical Chemistry,2020,102(16):4208-4219https://doi.org/10.1080/03067319. 2020.1781835. (影响因子:2.826,被引频次7)

3. Zuran Li, Yueqin Jiang, Yanqun Zu*, Xinyue Mei**, Li Qin, Bo Li. Effects of lime application on activities of related enzymes and protein expression of saponin metabolism ofPanax notoginseng under cadmium stress. Polish Journal of Environmental Studies, 2020, 29 (6), 4199-4211. DOI: 10.15244/pjoes/120514.(影响因子:1.699,被引频次3)

4. 祖艳群,梅馨月,闵强,苏源,马妮,冯光泉,李元*.砷胁迫对三七皂苷和黄酮含量、关键酶活性的影响及其蛋白质组分析.应用生态学报, 2016, 27(12): 4013-4021.(影响因子:1.874,被引频次3)

5. 祖艳群,孙晶晶,郭先华,闵强,冯光泉,吴炯,杨留勇,李元*.文山三七（Panax notoginseng）种植区土壤As空间分布特征及理化性质对三七As含量的影响.生态环境学报,2014, 23(6):1034-1041.(影响因子:0.902,被引频次5)

6. 祖艳群,程诗丛,柯汉玲,郭先华,吴炯,李元*.文山三七（Panax notoginseng）种植区三七与土壤中Pb、Cd、Cu和Zn的分布特征及评价.生态与农村环境学报, 2017, 33(4):317-323.(影响因子:0.911,被引频次4)

7. 闵强,柯汉玲,祖艳群*,秦丽.连续2年土壤砷胁迫对三七(Panax notoginseng)细胞膜透性和抗氧化酶活性的影响.云南农业大学学报, 2016, 31(4): 767-771.(影响因子:0.398,被引频次5)

8. 祖艳群,孙晶晶,闵 强,李祖然,冯光泉,李元*.二年生三七中黄酮含量对砷胁迫的响应及其酶学机理.应用与环境生物学报, 2014, 20(6):1005-1010.(影响因子:0.632,被引频次4)