自立したアルテミシア・アヌア植物における発達とアルテミシニン生合成の特性評価

Artemisia Annua L.は、マラリアのアルテミシニン条件療法で使用されるエンドペルオキシドセスキテルペンラクトンであるアルテミシニン（清気）を生産する唯一の天然資源です。A. annuaのクロスハイブリダイゼーション特性は、アルテミシニン生合成の研究を好まない。この問題を克服するために、この研究では、自立したA. annua植物の選択について報告し、それらの発達とアルテミシニン生合成を特徴付けます。選択された自己殺菌F2植物は、長い日（16時間の光）とフィトトロンでの短い日（9時間の光）曝露で構成される最適化された成長条件下で栽培されました。これらの植物のライフサイクルは約3か月の長さで、30〜35 cmの最終的な高さが達成されました。主な茎の葉は、インデントされた単一の葉から奇妙な尖った複合葉まで、明らかな形態学的変化を示しました。葉と花は、表面に腺とT字型のトリコームを形成しました。腺の毛孔密度は、下の葉から上部の葉に増加しました。高性能液体クロマトグラフィーマス分光測定ベースの代謝プロファイリング分析は、F2植物の葉、花、若い苗木がアルテミシニンを生成することを示しました。葉では、アルテミシニンのレベルが植物の底から上部に増加し、腺トリコームの密度の増加と正の相関を示しました。RT-PCR分析により、自己受粉植物の子孫が、葉と花のアルテミシニン生合成に関与するアモルファ-4、11-ジエンシンターゼ（ADS）およびシトクロムP450モノオキシゲナーゼ71 AV1（CYP71AV1）遺伝子を発現することが示されました。自立したA. annua植物の使用は、アルテミシニン生合成の研究に対する貴重なアプローチになります。

Artemisia annua L. is the only natural resource that produces artemisinin (Qinghaosu), an endoperoxide sesquiterpene lactone used in the artemisinin-combination therapy of malaria. The cross-hybridization properties of A. annua do not favor studying artemisinin biosynthesis. To overcome this problem, in this study, we report on selection of self-pollinated A. annua plants and characterize their development and artemisinin biosynthesis. Self-pollinated F2 plants selected were grown under optimized growth conditions, consisting of long day (16 h of light) and short day (9 h of light) exposures in a phytotron. The life cycles of these plants were approximately 3 months long, and final heights of 30-35 cm were achieved. The leaves on the main stems exhibited obvious morphological changes, from indented single leaves to odd, pinnately compound leaves. Leaves and flowers formed glandular and T-shaped trichomes on their surfaces. The glandular trichome densities increased from the bottom to the top leaves. High performance liquid chromatography-mass spectrometry-based metabolic profiling analyses showed that leaves, flowers, and young seedlings of F2 plants produced artemisinin. In leaves, the levels of artemisinin increased from the bottom to the top of the plants, showing a positive correlation to the density increase of glandular trichomes. RT-PCR analysis showed that progeny of self-pollinated plants expressed the amorpha-4, 11-diene synthase (ADS) and cytochrome P450 monooxygenase 71 AV1 (CYP71AV1) genes, which are involved in artemisinin biosynthesis in leaves and flowers. The use of self-pollinated A. annua plants will be a valuable approach to the study of artemisinin biosynthesis.