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。     

生态因子对药用植物次生代谢物的影响及其研究方法

概述了生态环境因子对药用植物次生代谢物合成积累的影响,并阐述了植物生态学、功能基因组学、蛋白质组学、代谢组学及系统生物学方法在药用植物次生代谢物研究中的应用。指出应加强多生态因子综合作用的系统研究;系统整合多种组学技术,深入研究药用植物次生代谢物的生物合成途径、代谢规律及关键调控位点,从而为系统阐释药用植物有效成分成因和药材品质形成机制、代谢产生药用植物活性成分以及建立药材优质生产基地提供科学依据。     

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。     

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。     

环境因子对药用植物三萜皂苷合成影响的研究进展

三萜皂苷类化合物是一类具有多种生物及药理活性的植物次生代谢产物,除去遗传因素外,环境对植物体内三萜皂苷的生物合成产生较大的影响。总结三萜皂苷类化合物的生物合成途径及其关键酶,并综述了环境中光照、温度、水分、盐、土壤状况等因子对药用植物三萜皂苷合成的影响和可能的作用机制,以期为优化药用植物的栽培环境和提高药材质量提供参考。     

调控药用植物药效成分合成的转录因子研究进展

大多药用植物的药效成分为植物本身的次生代谢产物,包括生物碱、萜类、类黄酮、酚类、苷类等。植物体内及体外环境条件会影响这些次生代谢产物的合成,导致其合成量的增加或减少,或是影响同类代谢产物不同单体成分的合成与否及合成量。目前所知调控次生代谢产物合成的机制有转录调控、转录后调控等多种形式,其中转录调控研究较多。综述了药用植物类黄酮、生物碱、萜类等活性成分生物合成相关的转录因子研究进展,为利用转录调控控制和提高药用植物药效成分合成的研究与应用提供借鉴。     

基于XC-MS和NMR的药用植物代谢组学研究进展

药用植物代谢组学研究将LC-MS、GC-MS和NMR技术与化学计量学、多元统计分析相结合,在对药用植物体内大量的代谢物进行定性定量分析的基础上,探讨种源、生境、生长期、药用部位等因素所引起的代谢产物种类和含量的变化及其规律。该文综述了代谢组学在药材的基原植物鉴定、分类,药用植物对生境变化的响应,药用活性成分组织器官特异性分布与积累规律,次生代谢产物的生物合成途径分析,产地加工与炮制方法对药材质量的影响等方面的研究进展。     

功能基因组学方法在药用植物次生代谢物研究中的应用

目的:药用植物遗传背景基础资料缺乏,对其次生代谢途径及其调控机制的认识不够深入,阻碍了细胞或组织培养、代谢工程等在获取高价值次生代谢物上的广泛应用.功能基因组学方法,尤其是cDNA-AFLP转录轮廓分析和代谢组学的整合运用,将次生代谢物的变化与相关基因的表达相关联,在挖掘次生代谢物生物合成相关基因、探索次生代谢途径方面展现出广阔的应用前景,是植物次生代谢物研究的新趋势和重要手段之一,将有力地促进药用植物资源更好的开发利用.     

植物药材次生代谢产物的积累与环境的关系

许多植物药的活性成分是其所含的次生代谢物质,人工种植时其产量取决于初生产物的积累,质量取决于次生产物的积累。药材质量及有效性的基础是植物的次生代谢。次生代谢物质的产生是发育程度、组织分化及外界刺激因素通过影响生物合成基因表达而控制。对次生代谢产物在植株体内形成和积累的诱导有不同的诱导机制假说。但都认为环境胁迫时,次生代谢产物数量增加。次生代谢产物积累与生长环境条件需求方面存在矛盾,是药用植物种植的难题。     

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.     

Systems Biology Application in Research on Sustainable Utilization of Chinese Materia Medica Resources

This paper reviews the progress of systems biology applied to researching on sustainable utilization of Chinese materia medica (CMM) resources in the following aspects: identification and evaluation of CMM resources, analysis of biosynthesis and their regulation of active ingredients in medicinal plants, metabolic engineering and synthetic biology research of medicinal plants, and molecular breeding of medicinal plants. Development of systems biology is currently leading to extremely broad applications in the field of CMM resources, and systems biology will become a significant approach for the sustainable utilization of CMM resources.     

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。     

高品质道地药材的科学内涵

中药材来源由野生转为栽培是导致药材质量降低主要原因,阐明高品质道地药材及质量形成的科学内涵可为优质药材生产指明方向。动植物的基本代谢是相同的,次生代谢产物的生态作用与药材活性成分药理作用的生物学本质是一致的,在逆境胁迫状态下次生代谢产物具有较高的药理活性,药材质量最佳。围绕种质、环境和生产加工3方面,从生物进化和生理生态学角度,指出同物种的遗传物质的差异也较大,优质道地药材是以特化的种质为前提,种质是决定药材质量的生物学基础;环境是提高药材质量的基本条件,逆境通过活性氧操控次生代谢,增加次生代谢含量和高活性成分比例,从而提高药材质量;加工过程是利用植物细胞具有全能性和完整的次生代谢系统,在干燥过程中对新鲜药材部位实施逆境胁迫,短时间内提高次生代谢含量。高品质道地药材不仅主要成分含量较高,而且高活性成分含量也较高,从而保证了较高的疗效。     

药用植物根际微生物对其品质形成的影响及其作用机制的研究进展

根际是植物-土壤-微生物信息和物质交换的重要场所,是影响植物生长和抗逆性的重要因素。植物根系和根际微生物之间的相互作用对于植物的生长和品质形成至关重要。植物根系通过分泌有机酸、糖类、次生代谢物等物质特异性的促进有益微生物的生长,也能通过自身免疫系统和分泌抗生素抑制病原菌的增殖。根际微生物可以通过多种方式参与药用植物的生长发育、代谢过程以及活性成分的积累,对于药用植物的养分吸收和利用、土传病害防治、非生物胁迫应激等方面具有至关重要的作用。主要对根际微生物对药用植物品质形成的影响及其作用机制的研究进展进行综述,以期为深入了解根际微生物与药用植物间的互作关系提供参考。     

AP2/ERF转录因子调控药用植物活性成分生物合成的研究进展

AP2/ERF转录因子也称为AP2/EREBP转录因子,广泛存在于植物中,其家族成员均含有由60个左右氨基酸组成的保守DNA结合域,即AP2/EREBP结合域。以往植物AP2/ERF转录因子研究主要集中于发育和生理调控领域,近年来AP2/ERF转录因子调控植物次生代谢产物合成方面引起关注。综述了AP2/ERF转录因子调控药用植物活性成分生物合成方面的研究进展,为利用代谢调控手段提高药用植物活性成分合成提供理论基础和应用借鉴。     

Production of Active Compounds in Medicinal Plants: From Plant Tissue Culture to Biosynthesis

Over past decades plant tissue culture has emerged as an alternative of whole plant cultivation in the production of valuable secondary metabolites.Adventitious roots culture of Panax ginseng and Echinacea purpure has reached the scale of 1-10 kL.Some molecular biological techniques,such as transgenic technology and genetic stability are increasingly used in the studies on plant tissue cultures.The studies on elicitors have deepened into the induction mechanism,including signal molecules,functional genes,and so on.More and more biological elicitors,such as A.niger and yeast are used to increase the active compounds in plant tissue cultures.We also discussed the application of synthetic biology in the studies on biosynthesis of artemisinin,paclitaxel,and tanshinon.The studies on active ingredients biosynthesis of medicinal plants provide unprecedented possibilities to achieve mass production of active ingredients.Plant tissue cultures can not only produce active ingredients but also as experimental materials for biosynthesis.In order to improve the contents of active compounds in medicinal plants,following aspects could be carried out gene interference or gene silencing,gene overexpression,combination with chemical synthesis,application of elicitors,and site-directed mutagenesis of the key enzymes.     

中药功效成分合成生物学研究进展

中药功效成分是中药发挥防病治病等重要作用的主要活性物质,大多数的中药功效成分都来自药用生物次级代谢产物衍生物。目前中药功效成分的获取主要是从源生物中直接提取,提取成本高,收益极低。中药微生物合成生物学,通过在微生物中导入目标产物的合成途径,利用微生物进行发酵生产目标成分,是一项具有发展前景的中药活性物质获取途径。通过异源宿主发酵大规模产中药功效成分,解决了中药功效成分含量低,提取分离困难,未来将极大缓解中药功效成分供需不足的局面。该文从中药功效成分合成生物学实例进展以及中药功效成分合成生物学策略2个方面对中药功效成分合成生物学进行综述。