药用植物代谢调控的组学研究进展

药用植物多样的次生代谢产物是决定其品质的重要因素,直接影响其药用价值。近年来,新兴的多组学技术飞速发展,并日趋成熟,这极大地促进了中药资源的研究,尤其是多组学的联合运用使得对药用植物相关代谢调控网络的研究更加广泛而精确。在现代中药研究中,组学技术在药用植物化学成分的鉴定、道地药材真伪鉴定和质量评估、药用植物代谢途径解析及道地药材的复合胁迫研究中发挥着重要作用。该文对组学的发展、研究策略与方法以及在代谢调控中的应用进行了综述和展望。提出药用植物组学相关研究重点将更注重多组学联合解析其合成调控网络,发掘影响药用植物次生代谢调控的相关基因及主要代谢物,以期从分子遗传育种方向在生产中定向培育或利用栽培技术提升和改善药用植物的品质,助力产业的良性发展。     

内生真菌诱导子调控药用植物活性成分的生物合成

内生真菌是药用植物内环境重要的组成部分,与药用植物长期共进化过程中形成了一种稳定的互利共生关系.内生真菌诱导子能够快速、高度专一和选择性地诱导药用植物特定基因的表达,进而活化特定次生代谢途径,调控药用植物次生代谢物的生物合成,显著促进药用植物活性成分的积累.从诱导子信号的识别、信号转导、基因表达和关键酶的激活等方面对内生真菌诱导子的作用机制进行综述,以期通过利用内生真菌诱导子促进药用植物细胞高效合成和积累活性成分,为研究药用植物次生代谢的调控提供新的研究思路和方法.     

植物萜类物质生物合成的相关转录因子及其应用前景

植物萜类化合物具有很高的经济价值和药用价值.近年来,开始利用转录因子来提高萜类次生代谢物的产量.转录因子在萜类次生代谢生物合成中起着重要的作用,通过与结构基因的结合,转录因子可激活次生代谢合成途径中多个基因协同表达,从而有效启动次生代谢途径;转录因子还可激活不同植物中相似萜类次生代谢合成基因的表达,将从特定植物中分离出来的转录因子基因在不同植物中进行遗传转化,可以有效提高转基因植物中萜类物质的量.因此,转录因子的应用是萜类次生代谢基因工程中的一个新方向,已显示出广泛的应用前景.介绍了萜类次生代谢途径相关的重要转录因子:AP2/ERF、WRKY、bZCT、bHLH及其在萜类生物合成遗传改良中的研究进展.     

系统生物学方法在药用植物次生代谢产物研究中的应用

次生代谢产物是植物在其生长发育和对环境的适应过程中形成的,通常是药用植物中的主要活性成分,药材品质的物质基础。但次生代谢产物的生源途径复杂,其产生和积累受到自身遗传和环境中各种生物和非生物因素的调控,影响了药用植物作为药材的品质控制及其活性成分的开发利用。系统生物学思维与方法是系统全面探索生物的有力工具,随着现代分子生物学技术及生物信息学的发展,系统整合基因组、转录组、蛋白组和代谢组等组学技术,将为药用植物次生代谢产物研究带来新的机遇。这种整体、系统的研究方法在药用植物次生代谢产物形成的生物合成途径、信号转导、生态环境及其代谢工程等研究中的应用,构建次生代谢物生物合成基因表达调控系统模型,对于系统阐释药用植物有效成分成因和道地药材形成机制、代谢工程产生药用植物活性成分、和药用植物资源合理开发利用等具有重要意义。     

药用植物毛状根药用成分合成调控机制研究进展与应用前景北大核心

植物毛状根是药用成分的天然优质原料,具有生长快速、生产时间短、次生代谢产物产量高、遗传稳定等优点,目前利用毛状根技术高效生产药用原料和改良药用植物品质已经成为研究热点。该文总结了与毛状根中药用成分合成途径及其调控方式相关的研究资料,发现目前提高药用植物毛状根中次生代谢物含量的途径一是改变毛状根的外在培养条件,二是对毛状根内在的次生代谢物生物合成通路进行调控;而有关毛状根次生物质代谢合成调控机制的研究主要集中于双子叶草本植物中,以研究生物碱类、黄酮类、皂苷类、萜类、苯丙素类和蒽醌类药用活性成分生物合成的调控机制为主,其中对丹参毛状根中丹参酮和甘草毛状根中甘草酸的生物合成调控机制进行了深入研究。该综述主要从调控毛状根药用成分生物合成的关键酶基因、转录因子以及新颖分子调控因子三个方面进行了系统总结,为药用植物毛状根次生代谢产物合成调控与生产提供参考。     

我国药用植物次生代谢产物功能基因研究概况

综述了近年来我国药用植物次生代谢产物功能基因的研究方法和内容,着重介绍了萜类、黄酮类、生物碱类、酚类、多糖类、凝集素等次生代谢产物合成相关功能基因的研究现状,对药用植物次生代谢产物合成相关功能基因的应用前景作了介绍,为今后药用植物功能基因的大规模研究和利用提供借鉴.     

基于比较转录组的夏枯草组织差异表达分析

目的分析夏枯草Prunella vulgaris果穗、茎、叶片转录组,挖掘夏枯草次生代谢产物生物合成的功能及调节基因。方法利用Illumina高通量测序技术对夏枯草不同组织进行转录组测序,并从差异表达的基因中鉴定次生代谢物生物合成的相关酶基因。结果在夏枯草的3个不同组织的转录本中,共有8 270个Unigenes在至少2个样品间差异显著。对不同组织差异表达的基因进行KEGG富集分析,结果表明,不同组织中苯丙素类生物合成的基因表达均有较大的变化。在夏枯草差异基因中分别搜索三萜类和酚酸类生物合成途径的关键酶,共鉴定到31个三萜类生物合成相关的Unigene,16个酚酸类生物合成相关的Unigenes,113个P450相关的Unigenes。结论本研究为后续发掘夏枯草次生物质代谢合成途径相关功能基因提供依据,也为夏枯草次生代谢物的生物合成调控研究奠定基础。     

现代生物技术在人参属药用植物研究中的应用

该文对DNA条形码等分子鉴定技术、一代和二代测序技术、基因克降等现代牛物技术在人参属药用植物的物种鉴定、转录组分析、次生代谢产物合成途径及关键酶功能鉴定研究中的应用进行综述.现代牛物技术为人参属药用植物在分子水平的研究提供保证,揭示了人参属药用植物转录组及功能基因等遗传信息,加速了人参属药用植物基因组图谱绘制,为阐明人参属植物中重要次生代谢产物——人参皂苷合成的分子机制、实现体外合成重要天然产物以及对未来新药物的研发奠定基础.     

药用植物microRNA与次生代谢产物的合成调控

miRNA(microRNA)是一类重要的内源性非编码小RNA,其主要通过剪切及翻译抑制等方式在转录后水平调控靶基因的表达,对植物次生代谢产物的合成有着重要的作用。尤其对于药用植物而言,次生代谢产物多是其活性成分,是药材发挥药效作用的基础,研究药用植物次生代谢产物生物合成途径及复杂调控网络具有十分重要的意义。该文主要对药用植物次生代谢产物合成相关的miRNA进行综述,重点介绍了miRNA对萜类、生物碱以及黄酮等生物合成的影响,旨在为药用植物次生代谢产物的生物合成调控研究提供新的思路。     

药用植物生物碱次生代谢工程研究进展

药用植物次生代谢途径及其调控机制的研究基础薄弱,阻碍了代谢工程在获取高价值次生代谢产物的广泛应用。生物碱是存在于药用植物中的一类含氮杂环化合物,具有抗肿瘤、抗微生物、降血压、解痉镇痛等药理作用,备受研究者的关注。应用代谢工程手段改善代谢途径,提高次生代谢产物的量,对优化药用植物种质资源以及可持续发展具有重要价值。通过对药用植物生物碱类化合物的代谢合成途径进行综述,并讨论生物碱代谢工程的研究方法和调控策略,为药用植物生物碱相关研究提供参考。     

植物次生代谢物转运蛋白研究进展

植物在生命活动中产生一系列的次生代谢物,这些化合物在植物细胞内产生后,将转运至特定细胞器进行储存,或被分泌到细胞外。转运蛋白是一类膜蛋白,可介导生物膜内外化学物质的跨膜转运及信号交换,在植物次生代谢物的跨膜运输过程中发挥重要作用。阐明植物次生代谢物转运蛋白的转运功能,有助于解析次生代谢物生物合成及利用途径的分子机制,为开展药用植物活性次生代谢物的合成生物学研究提供重要元件。详细介绍了转运蛋白的结构与分类,综述了近年来植物次生代谢物转运蛋白的研究进展,总结了转运蛋白功能验证的研究方法,为药用植物次生代谢物的生物合成途径解析及开发利用提供参考。     

基于非靶向代谢组学分析3种青藏高原药用植物根际土壤代谢产物特征

目的 探究红景天Rhodiola rosea、珠芽蓼Polygonum viviparum、瑞香狼毒Stellera chamaejasme 3种青藏高原常见药用植物根际土壤代谢物的组成、差异代谢物特性及主要代谢通路。方法 以青藏高原高寒草地的红景天、珠芽蓼、瑞香狼毒3种药用植物的根际土壤为实验材料,采用高分离度液相色谱-四极杆飞行时间质谱联用技术（UPLC-QTOF-MS）的非靶向代谢组学方法进行检测分析。结果 3种药用植物的根际土壤样本间均没有重叠,组间差异较为明显。根际土壤样本显著差异代谢物结果显示,珠芽蓼与红景天和瑞香狼毒的显著差异代谢物均比较多,而红景天和瑞香狼毒之间显著差异代谢物相对较少。ATP结合盒转运体（ABC transporters）、D-谷氨酰胺（D-glutamine）和D-谷氨酸（D-glutamate）代谢、嘌呤代谢（purine metabolism）等3种代谢通路在3种药用植物根际土壤代谢通路富集中均表现出显著性最高。结论 3种药用植物根际土壤样本的标志代谢物与其主要药效活性成分密切相关,珠芽蓼次生代谢产物的代谢合成途径比瑞香狼毒和红景天更多样化。3种药...     

药用植物四环三萜皂苷生物合成及代谢研究进展

三萜皂苷是药用植物中一种重要的次生代谢物,而四环三萜皂苷作为其中的主要一大类,具有极 高的药用价值及市场需求,但目前对其研究尚未有系统性论述,因此阐明药用植物四环三萜皂苷的生物合成途 径及代谢调控具有重要的理论意义与广阔的应用前景。本文主要对药用植物四环三萜皂苷生物合成途径及代 谢调控等方面展开论述,重点介绍了以达玛烷型为主的几类四环三萜皂苷的代谢合成途径以及利用基因工程 等技术手段对其进行遗传改良等方面的研究进展,为进一步了解药用植物皂苷次生代谢框架、准确定位次生代 谢及其关键酶、推动药用植物资源可持续利用等方面提供参考。     

药用植物代谢组学研究

代谢组学是全局性研究小分子代谢物的一门科学,是系统生物学的重要组成部分,广泛应用于中医药复杂体系。代谢物是药用植物代谢合成的产物,是中药发挥疗效的物质基础。随着本草基因组计划的实施和中药合成生物学的发展,药用植物代谢组学研究将会迎来蓬勃发展。该文介绍代谢组学技术近几年的研究进展,以及药用植物代谢组学研究的主要内容,包括药用植物鉴别和质量评价,品种选育和抗逆研究,代谢途径解析,代谢网络、代谢工程研究及合成生物学研究。通过整合本草基因组,转录组和代谢组学等研究,最终为药用植物品种选育、创新药物研发和质量安全性评价奠定基础。     

人参属药用植物转录组研究进展

五加科人参属中含有多种药用植物,其中最著名的是人参,西洋参和三七。随着高通量测序技术的发展,使得转录组测序成为挖掘功能基因、筛选分子标记、阐明代谢途径的有力工具。人参等植物的转录组测序为其功能基因组学等方面的研究提供了丰富的基因信息。该文综述了近年来人参、西洋参、三七转录组的研究进展,重点介绍了人参皂苷合成途径的代谢调控及候选基因的挖掘,以期为这3种药用植物的功能基因组学研究提供借鉴。     

诱导子对丹参有效成分次生代谢的诱导与调控

诱导子被认为是提高药用植物次生代谢产物最有效的方法之一,为当前研究的热点.生物和非生物诱导子对丹参有效成分次生代谢具有诱导和调控作用.作者介绍了诱导子对丹参的诱导、调控机制等方面的研究进展.     

ATP结合盒转运蛋白与药用植物次级代谢物转运的研究进展

三磷酸腺苷结合盒(ATP-binding cassette,ABC)转运蛋白是生物体内分布最为广泛的蛋白家族之一。在调控植物生长发育、根系形态、次级代谢物转运、抗逆胁迫上发挥重要作用。在逆境中产生和累积的次级代谢物往往决定着药用植物的品质。因此,如何提高次级代谢物累积一直作为药用植物品质形成的研究领域热点。研究表明,次级代谢物的累积与ABC转运蛋白密切相关。近年来,随着基因组和转录组测序技术的不断发展,药用植物研究领域也开始关注ABC转运蛋白对次级代谢物的调控机制。该文根据近年来在植物研究领域中ABC转运蛋白的研究进展,系统概述了ABC转运蛋白参与次级代谢物的跨膜转运,以期为研究药用植物ABC转运蛋白的调控机制、增加次级代谢物累积、提升药用植物品质提供重要的理论依据和技术支持。