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。     

WRKY转录因子在植物干旱响应机制中的作用研究进展

WRKY转录因子是调控植物发育和应对外界胁迫刺激反应的主要调控因子,在植物抵御干旱过程中的作用至关重要.本文就近年来WRKY转录因子抵御干旱胁迫依赖的信号通路、干旱胁迫下其参与的植物生长发育和生理调控,以及对药用植物次生代谢产物的调控相关研究进行梳理,为进一步探讨植物的抗旱分子机制、培育耐旱品系,探索植物次生代谢产物的...     

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。     

茉莉酸信号通路中的转录因子对药用植物次生代谢调控的研究进展

茉莉酸类物质作为植物体内源激素,能够诱导萜类、生物碱和黄酮类等多种药用活性成分在植物体内的生物合成,在植物次生代谢过程中发挥着非常重要作用。茉莉酸信号通路中的转录因子能通过与靶基因启动子中的顺式作用元件相互作用,激活或抑制植物次生代谢生物合成途径中多个关键酶基因的表达,有效地启动或关闭次生代谢生物合成途径,调控特定次生代谢产物的生物合成过程,从而影响次生代谢产物的积累。该文主要综述了茉莉酸信号通路中的转录因子(包括AP2/ERFs,bHLH,MYB,WRKY)在植物次生代谢中的调控作用等方面的研究进展,并探讨了转录因子在提高药用活性成分方面的潜在应用价值,为解析茉莉酸信号通路调控植物内的次生代谢过程提供参考和依据。     

转录调控因子在中药次生代谢调控中的研究进展

许多中药的有效成分为植物次生代谢产物,具有重要的药用价值。但次生代谢的产物的量往往很低。转录调控因子可调控多个参与代谢途径基因的表达。采用基因工程的方法调控转录因子,往往可导致植物中该转录因子所控制性状的较大改变,从而提高中药中有效成分的量,具有广阔的应用前景。     

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。     

转录因子调控对中药材质量形成的作用

道地药材是中医临床公认的优质药材,素来是中药材的“品质标杆”,它的形成是特定种质与特定环境长期交互作用的结果。遗传因素通过调控“代谢特质”（有效成分含量积累）与“形态特征”（独特的生物学性状）对道地药材品质形成发挥主导作用。转录因子作为发挥中枢核心调控作用的遗传基因,在影响中药有效成分积累和特定生物学性状形成中均发挥了重要作用。本文结合本课题组的研究实例,从“代谢特质”和“形态特征”两方面探讨转录因子对中药材质量形成的调控作用,为揭示道地药材品质形成的科学内涵,保护中药资源、保障优质中药材的可持续供给提供新思路。     

影响愈伤组织中次生代谢产物含量的因素研究进展

次生代谢产物是植物在长期进化过程中与生物和非生物因素相互作用的结果,在植物生长、发育和生理功能方面发挥着重要作用。药用植物的有效成分通常都是细胞次生代谢产物,其合成受环境等多种因素影响。利用愈伤组织培养获得目标产物,具有成本低、不受自然条件影响的优势。药用植物愈伤组织中次生代谢产物的积累量不仅受光照、温度、pH等环境因素的影响,而且,种质本身、植物生长调节剂和诱导子的使用亦会对其积累产生较大影响。该文就如何提高药用植物愈伤组织中次生代谢产物含量的影响因子进行综述,以期为进一步研究提供参考。     

艾bZIP基因家族全基因组鉴定及萜类合成调控基因筛选北大核心CSCD

艾是我国重要的药用植物和经济作物,具有温经散寒、止痛、抗炎、抗过敏等功效。艾叶精油富含挥发性萜类化合物,广泛应用于艾灸及保健品中,市场开发潜力巨大。bZIP转录因子家族在植物中数量众多,广泛参与植物生长发育、胁迫应答和萜类等次生代谢产物合成调控,但艾bZIP家族及其功能鲜有报道。该研究基于艾基因组系统鉴定bZIP家族转录因子,分析其蛋白理化性质、进化关系、保守基序和启动子顺式作用元件等特性,并筛选可能参与萜类合成调控的候选基因。结果显示:从基因组水平共鉴定到156个AarbZIP转录因子,其编码氨基酸为99~618 aa,相对分子质量为11.7~67.8 kDa,理论等电点为4.56~10.16。根据拟南芥bZIP家族分类,AarbZIP蛋白分为12个亚族,同一亚族蛋白具有相似的保守基序。启动子顺式作用元件分析表明AarbZIP家族与光和激素响应密切相关。同源性比对和系统发育分析共筛选出5个可能参与萜类合成调控的AarbZIP基因。qRT-PCR结果表明5个候选AarbZIP基因在艾不同组织中表达存在显著差异,其中AarbZIP29和AarbZIP55在叶片中表达量最高,AarbZIP81、AarbZIP130、AarbZIP150在花蕾中表达量最高。该研究为艾bZIP家族基因的功能研究及其在艾萜类合成中的调控作用解析奠定基础。     

药用植物次生代谢在中药材生态种植中的作用及利用

该文综述了生态种植对次生代谢的影响,指出生态种植能提高植物次生代谢产物的含量,尤其是具有防御作用的次生代谢产物的含量,并分析了其可能的机制。然后从开展病虫害草生物防控、促进有益微生物积累、优化混合种植、调控免耕及秸秆覆盖等角度总结了中药材生态种植中次生代谢的诱导和利用。文章指出高度关注次生代谢是中药生态农业最重要的特征,生态种植能促进中药材次生代谢产物的积累(即提升中药材品质)、有利于病虫草害的防控等,对于生态种植能提高药用植物次生代谢产物含量的研究还缺乏系统性,其影响和机制还亟待在中药材的生态种植上开展广泛验证和系统深入研究。     

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。     

药用植物根形态建成低磷响应策略及其分子机制北大核心CSCD

低磷供应成为全球土壤共性问题,磷是植物生长必需大量元素之一,在细胞组成、物质与能量代谢以及信号转导等关键细胞功能发挥中起着重要作用。磷酸盐转运蛋白(phosphate transporter, PHT)编码基因在调节植物生长发育、根形态建成、次生代谢、激素响应以及调节磷素平衡方面起着重要作用。药用植物活性成分大多为次生代谢产物,因此揭示磷素调控与药用植物有效成分积累关系是药用植物关注焦点,特别是低磷胁迫对根类药材的根形态建成影响及其与激素响应的偶联调控作用密切相关。随着分子生物学的不断深入研究,药用植物也逐渐开始关注PHT对药用植物次生代谢的调控机制。通过对植物长期进化过程中适应低磷环境形成的一系列策略:改变根形态建成、抑制主根生长、形成簇根系并改变体内生理代谢等、低磷胁迫响应蛋白PHT及其调控网络;药用植物响应磷饥饿的表型生物学特征、关键基因及其响应机制进行综述,以期为药用植物“优质优形优价”的生态栽培提供理论依据。     

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。     

药用植物次生代谢与中药材GAP

实施中药材GAP的最终目的是保证中药材质量的安全、有效、稳定与可控。药用植物次生代谢与植物药材质量密切相关,探讨影响药用植物次生代谢的各种因素,并在生产实际中加以调控,对于控制植物药材质量意义重大。本文论述了药用植物次生代谢与植物药材质量之间的关系,列举了影响药用植物次生代谢的各种因素,并讨论了中药材GAP基地建设中如何调控药用植物次生代谢等问题。     

Hormesis及其在药用植物生产中的应用

"Honnesis"是指生物体在不同剂量化学物质刺激下产生的,以双相剂量--反应曲线为特征的一种适应性反应.作者在分析了Hormesis概念、机制、研究现状及生物学意义的基础上,总结了药用植物生长发育及次生代谢产物积累的Hortnesis现象,指出了Hormesis在药用植物生产中的应用,包括提高次生代谢产物,指导中药材适生地的选择,指导中药材生产管理,提高植物整体抗逆性.     

药用植物次生代谢与中药材GAP

实施中药材GAP的最终目的是保证中药材质量的安全、有效、稳定与可控。药用植物次生代谢与植物药材质量密切相关，探讨影响药用植物次生代谢的各种因素，并在生产实际中加以调控，对于控制植物药材质量意义重大。本文论述了药用植物次生代谢与植物药材质量之间的关系，列举了影响药用植物次生代谢的各种因素，并讨论了中药材GAP基地建设中如何调控药用植物次生代谢等问题。     

生物炭在农业及中药材栽培中的应用研究进展

生物炭是生物质在缺氧或者低氧状态下经高温(250～700℃)热解形成的一种高度芳香化、富含碳素的固态物质,具有比表面积大、孔隙丰富等特征。近年来,生物炭作为一种良好的土壤改良剂,在改善土壤根际微生态环境、促进植物生长发育、提高植物抗逆性等方面的优势逐渐凸显。研究表明,生物炭通过改良土壤理化性质、调整微生物群落结构、参与植物体内代谢过程、诱导植物增强抗性等方面来影响植物的生长发育过程。该文总结了生物炭在农业中应用的研究进展,介绍了生物炭在植物种子萌发、幼苗生长、作物产量及抗逆性等方面的生态学效应及其作用机制。结合中药材自身的特点,重点分析了生物炭在提高中药材次生代谢产物的含量及缓解连作障碍等方面的应用潜力。提出未来还需加强生物炭在药用植物次生代谢生物合成、化感作用以及重金属胁迫等方面的研究,深入揭示生物炭调控药用植物的次生代谢、缓解中药连作障碍及降低重金属含量的作用机制,以期为生物炭在中药材栽培中的应用研究提供参考。     

复合胁迫对药用植物次生代谢的影响及机制

大量研究显示药用植物在其道地产区的生长同时受到多种环境胁迫的共同作用。与单一胁迫相比,植物对2种或2种以上的复合胁迫具有独特的反应,不能直接从植物对每种单独的胁迫反应中推断出来。复合胁迫对植物的作用通常有协同、拮抗或独立3种类型。次生代谢在药用植物响应复合胁迫的过程中也起到了至关重要的作用,环境胁迫可以促使次生代谢产物积累,而在复合胁迫下,植物通过特异性的诱导次生代谢途径上关键酶基因的表达进而诱导次生代谢产物积累以抵御胁迫的侵害。植物在遭受复合胁迫的作用时,多种信号通路途径的相互作用,使得植物响应复合胁迫具有高度的复杂性。该文总结了复合胁迫对药用植物生理及次生代谢的影响,并探讨了相关的生理生化及分子作用机制,以期为提高药用植物的逆境适应能力、提升中药材质量提供理论依据,进一步优化药用植物的栽培。