当归活性成分生物合成与调控研究进展

当归为伞形科植物当归Angelica sinensis的干燥根,具有补血活血、调经止痛、润肠通便的功效。酚酸类、黄酮类、香豆素类、多糖类及苯酞类等活性成分是当归发挥药效的物质基础。近年来,已有大量研究对当归中部分成分的生物合成途径进行解析,并对途径中关键酶基因及转录因子进行克隆与表达分析。当归活性成分合成和积累的调控因素主要包括早期抽薹和生境条件,可以影响合成途径中的基因表达,进而改变活性成分的含量。通过对当归中已被解析的活性成分生物合成途径及这些成分的调控因素进行综述,为当归的品质提升、品种改良和精准栽培提供理论基础。     

银杏内酯生物合成与代谢调控研究进展

银杏内酯是银杏中特有的萜类天然化合物,具有显著的心脑血管疾病预防和治疗效果.应用代谢调控和合成生物学策略提高银杏内酯的生物合成效率是获得优质银杏内酯的重要途径.该文主要围绕近年来银杏内酯生物合成途径相关基因的克隆与功能研究、组学研究、遗传转化以及代谢调控研究展开综述,并对其研究方向和研究前景进行了展望,旨在为挖掘银杏内...     

MicroRNA调控药用植物萜类生物合成研究进展

萜类化合物是药用植物中一类重要的次生代谢产物,对癌症、心血管疾病、疟疾和阿尔茨海默病等多种疾病有效。微RNA (microRNA,miRNA)是一种非编码单链小分子RNA,在转录后水平通过降解目标mRNA或阻断翻译发挥作用。miRNA可以通过作用于萜类生物合成途径的结构基因或转录因子调控药用植物萜类的生物合成。目前,萜类生物合成途径的上游部分研究比较清楚,很多关键酶的编码基因已经被克隆,有的酶分子的空间结构也已被解析,针对参与基因表达调控的转录因子也有一些研究,但对非编码RNA,特别是miRNA参与萜类生物合成的研究较少。对国内外近10年有关miRNA参与萜类生物合成的研究进行综述,以期为高效获取萜类活性成分和阐明萜类药效物质的生物合成提供参考。     

喜树碱生物合成途径及其相关酶的研究进展

喜树碱是我国特有植物喜树中分离得到的具有显著抗癌活性的重要次生代谢产物,利用生物技术大量生产喜树碱类抗癌药物是目前研究的热点。喜树碱生物合成途径是多酶催化的复杂过程,阐明喜树碱的生物合成机制,对应用代谢工程的策略调控代谢流量,使次生代谢朝喜树碱合成的方向进行至关重要。喜树碱有着与其他萜类化合物相同的上游合成途径,以及广泛的药物来源,因此弄清喜树碱合成机制对理解整个植物次生代谢的网络调控也具有重要意义。综述喜树碱的生物合成途径、相关酶及其表达调控,并对喜树碱的合成研究进行展望。     

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。     

链霉菌次级代谢产物生物合成的调控研究进展

链霉菌属微生物是生产抗生素的优势菌群,也是一些维生素和酶的重要来源,具有广阔的开发前景;然而,链霉菌代谢网络和调控机制的复杂性,及大量基因簇的沉默限制了其次级代谢产物的高效合成。快速发展的代谢工程技术为人为干预、调控链霉菌代谢途径或代谢通量提供了新的手段,并已成为实现链霉菌源目标产物高产和成药性天然产物挖掘的重要途径。通过对以强化链霉菌次级代谢产物合成为目标的非靶向和靶向调控技术的相关研究进展进行综述,为链霉菌次级代谢产物的高效挖掘及生物合成过程强化提供参考。     

红景天苷的生物合成途径及生物技术研究进展

红景天苷是景天科红景天属植物最为重要的药效成分,由于其具有多种重要的药用功效而成为当今天然产物研究的热点之一。在全面总结前人研究成果的基础上,综述了红景天苷生物合成可能的3条途径:苯丙烷类代谢途径、酪氨酸脱羧代谢途径和酪氨酸转氨代谢途径;利用红景天组织培养、细胞培养和其他生物进行红景天苷生物合成的方法:以及基因克隆与遗传转化在红景天苷生物合成中的作用与研究现状等相关内容。最后展望了相关研究工作的发展前景。     

板蓝根抗病毒活性成分生物合成的研究进展

板蓝根为十字花科（Cruciferae）植物菘蓝Isatis indigotica Fort.的干燥根,是清热解毒类的代表性中药。以落叶松脂素为代表的木脂素类成分是板蓝根发挥抗病毒活性的重要物质基础。本文综述板蓝根木脂素类成分生源途径解析、关键调控基因筛选和次生代谢工程调控方面的研究进展,为全面认识板蓝根抗病毒活性成分生物合成、提升板蓝根药材品质及促进板蓝根药用资源的可持续利用等奠定基础。     

丹参酚酸类成分生物合成途径及调控机制研究进展

丹参酚酸类成分为丹参治疗心脑血管疾病的主要有效成分,具有显著而确切的生物活性和药理作用。随着临床及市场对丹参酚酸类物质需求量的剧增,提高丹参中酚酸类成分的量及提升利用效率对其可持续发展具有重要意义。基于丹参基因组学、转录组学及代谢组学等方面近年来的研究进展,对丹参酚酸类成分的生物合成途径、关键酶基因与调控机制,以及丹参酚酸类成分生物转化利用现状等进行归纳分析,以期为丹参酚酸类物质资源的高效生产与资源综合利用提供科学依据。     

丹参中主要活性成分生物合成的研究进展

丹参酮类和丹参酚酸类化合物是丹参中两类主要的活性成分,其含量水平是丹参药效的决定因素,直接体现了药材的品质。为深入解析丹参的品质内涵以提升丹参品质,学者们开展了一系列研究以阐明丹参中活性成分的生物合成机制及累积特征。近年来,随着更高效的基因组、代谢组等研究手段的应用,丹参活性成分的生物合成研究获得了快速发展,本研究对该领域研究进展进行综述,为丹参的活性成分及其药材品质的深入研究提供理论依据。     

大麻遗传转化研究进展

自从乌拉圭、加拿大和美国部分州将中药“火麻仁”的基原植物大麻Cannabis sativa合法化以来,工业大麻的市场价值逐年提高。高市值推动大麻基础研究迅猛发展,其遗传转化研究也实现了质的突破。目前,发根农杆菌介导的大麻毛状根转化、根癌农杆菌和纳米材料介导的大麻瞬时转化、病毒介导的基因沉默和大麻稳定转化均已实现,但是稳定遗传转化效率仍然不高。而建立高效的大麻遗传转化体系,不但可加速大麻分子生物学的研究,还可用于大麻新品种的创制。综述大麻遗传转化的研究进展,以期为深入开展大麻遗传转化提供参考。     

药用大麻起源及其早期传播

大麻不仅是世界上使用最频繁的毒品,也是人类最早使用的药物之一。研究药用大麻的起源,可为安全有效利用大麻提供启示,具有重要的社会意义和伦理意义。综合本草考古与本草文献考证双重证据法,揭示了大麻的药用起源及其早期传播过程;并结合人类文化背景,探讨了其在欧亚大陆上传播的动力因素。结果显示,药用大麻可能起源于人类在仪式中对大麻精神活性物质的利用,方式为吸食大麻燃烧后所释放出的具有麻醉、致幻作用的烟气;公元前3千纪早期东欧Yamnaya先民是目前发现的可能最早使用大麻药用属性的人群;随后,药用大麻可能由东欧传播到西亚、中亚地区,然后以中亚为中心,分别向南传播到南亚、向北传播到北亚的西南部和东亚的西北部和西部地区。印欧语系民族与药用大麻利用、传播之间的密切关系指示了印欧人群的扩散可能是药用大麻在欧亚大陆上早期传播的主要驱动因素之一。     

工业大麻TCP基因家族的鉴定及表达分析

目的 TCP基因家族在植物叶片发育、侧枝形成、花器官形成、植物激素合成与信号转导等生理过程中发挥着关键的作用。对工业大麻Cannabis sativa TCP基因进行全基因组鉴定及表达分析为工业大麻TCP基因家族的功能分析提供科学参考。方法 基于已发布的工业大麻基因组,利用生物信息学方法对工业大麻TCP基因家族成员进行鉴定并对其理化性质、基因结构、以及表达模式进行分析。结果 共鉴定出17个工业大麻TCP基因（Cs TCP1～Cs TCP17）分为2类3个亚科（PCF、CIN和CYC/TB1）,编码的氨基酸长度在163～585 aa,蛋白质相对分子质量为18 310～64 070,蛋白等电点介于4.99～9.36,亚细胞定位大部分为细胞核。共线性进化分析发现,工业大麻与拟南芥、番茄、水稻分别存在9、20和6对同源基因。顺式元件预测结果表示光响应元件和脱落酸元件在TCP基因启动子区域分布广泛。基因表达分析结果表明,工业大麻TCP基因的表达存在组织特异性,大部分在叶和花中高表达。结论 为深入研究工业大麻TCP基因家族的功能奠定了基础,进一步阐明了TCP基因可能参与工业大麻生长发育的各个阶段,...     

大麻中大麻素类化学成分及其分析方法研究进展

大麻Cannabis sativa又名线麻、白麻、胡麻、野麻和火麻,为大麻科大麻属一年生草本植物,是我国传统经济作物,应用涉及医药、食品和化妆品等多个领域。大麻素类成分是大麻的主要活性成分,具有镇痛、抗炎、抗氧化、镇静、抗呕吐等功效。根据化合物结构特点,对大麻中已报道的121个大麻素类成分进行了总结归纳,并在此基础上按分离技术对大麻素类成分的常用分析方法进行了综述,旨在为大麻资源的质量控制以及大麻的深入研究提供参考依据。     

工业大麻地上部分化学成分研究

目的 研究工业大麻Cannabis sativa地上部分的化学成分.方法 采用硅胶柱色谱及HPLC等色谱技术进行分离纯化,通过理化性质与波谱数据分析鉴定结构.结果 从工业大麻地上部分的醋酸乙酯萃取物中分离得到30个单体化合物,分别为13S-羟基-9Z,11E,15E-十八碳三烯酸甲酯(1)、△9-四氢次大麻酚酸(2)、...     

中药火麻仁基原植物大麻的TIFY基因家族鉴定及功能分析

目的:从全基因组层面对大麻(Cannabis sativa)TIFY基因家族进行鉴定与功能分析,为解析大麻TIFY家族基因功能及其对大麻素等次生代谢产物生物合成的调控机理奠定基础。方法:采用已有大麻基因组数据,通过NCBI,PlantTFDB,MEME及TBtools等生物信息学分析工具,鉴定大麻中的TIFY家族基因,并对其编码蛋白的理化性质、系统进化、基因结构、染色体定位及组织差异表达模式等进行分析和可视化作图。结果:该研究共鉴定到大麻TIFY家族基因成员14个(CsTIFY1～CsTIFY14),分属于TIFY,JAZ,ZML和PPD共4个亚家族,其核酸序列长度为365～1 369 bp,编码氨基酸长度为118～442 aa,等电点为4.64～9.96。14个CsTIFYs不均匀的分布在8条染色体上,亚细胞定位预测其蛋白均定位细胞核中。CsTIFYs基因的启动子区具有多种非生物胁迫响应的顺式作用元件,可参与植物的不同生长发育和非生物胁迫调控。转录组表达热图分析表明,CsTIFYs在不同大麻品种的雌花及同一品种的花、苞片、茎、叶中均存在表达差异。结论:该研究从全基因组水平鉴定到大麻CsTIFY家族转录因子14个,并对其结构特点和表达模式进行研究,预测大麻CsTIFYs可能在大麻的JA信号转导通路、非生物胁迫及大麻素生物合成中发挥重要调控作用,将对大麻中TIFY家族的基因功能研究以及大麻优质品种选育提供科学参考。     

汉麻聚酮合酶基因家族成员鉴定与表达分析

目的 在从全基因组层面对汉麻Cannabis sativa聚酮合酶（polyketide synthases,PKSs）基因家族进行鉴定和功能分析,为解析汉麻次生代谢产物的合成与积累奠定理论基础。方法 基于已发布的高质量汉麻基因组,利用生物信息学工具对汉麻PKS基因家族进行鉴定并对其物化性质、基因结构、蛋白构象以及表达模式进行分析,利用Alphafold算法对关键PKS蛋白结构进行预测。结果 共鉴定出9个汉麻PKSs(CsPKS1～CsPKS9),分布在5条染色体上。通过对汉麻和其他物种PKS的系统发育分析,CsPKSs主要被分为3组：group1包括Cs PKS2～CsPKS4与花药特异性CHS样酶（anther specific chalcone synthase-like,ASCL）同源;group2含有CsPKS1和CsPKS5～CsPKS8为类CHS超家族（chalcone synthase like,CHSL）与苯戊酮合酶（valerophenone synthase,VPS）和茋类合酶（stilbene synthase,STS）等关系较密切;group 3仅含有CsPK...     

长春花萜类吲哚生物碱生物合成与调控研究

长春花含有多种具有重要药理活性的萜类吲哚生物碱(TIA)。TIA的生物合成与调控及其合成生物学研究受到广泛关注。3α(S)-异胡豆苷是TIA生物合成的重要节点,由裂环马钱子苷和色胺缩合而成。前者通过环烯醚萜途径生成;后者通过吲哚途径生成。由3α(S)-异胡豆苷分别经过多步酶促反应生成文多灵和长春质碱,然后两者缩合生成α-3,4-脱水长春碱,进而生成长春碱和长春新碱。AP2/ERF和WRKY等多种转录因子参与了TIA合成的调控。长春花TIA生物合成途径的逐步解析为其合成生物学研究奠定了基础。目前已在酿酒酵母实现了3α(S)-异胡豆苷和文多灵等的异源合成。长春花TIA生物合成与调控的研究将为TIA类药物的生产和研发提供支撑。     

外源H2O2处理对药用大麻中大麻素含量的影响

目的：通过外源活性氧调节大麻的次生代谢,提高大麻二酚(CBD)含量,为优质药用大麻生产提供新的技术。方法：在大麻始果期采摘大麻植株顶端苞片,分别采用清水和20、200、2000μmol·L^–1过氧化氢(H₂O₂)对大麻苞片进行喷洒处理,连续4 d分析大麻体内活性氧含量、抗氧化酶活性、大麻素生物合成途径关键基因表达量及大麻素类成分含量的变化规律。结果：外源H₂O₂使大麻苞片中的H₂O₂、O₂^·–及丙二醛(MDA)含量均有所提升。20μmol·L^–1 H₂O₂处理使大麻超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活力提升最大,在处理第1～2天达到峰值。过氧化物酶(POD)在H₂O₂处理第3天达到峰值。外源H₂O₂能够明显提升聚酮合酶、四氢大麻...