转录组学在药用植物研究中的应用

药用植物转录组学研究已经成为药用植物基因组研究中最活跃的领域之一.以转录组学的产生、发展和研究方法为基础,介绍了药用植物中转录组学的应用现状,重点介绍了转录组学当前采用的技术手段以及在西洋参、丹参、乌拉尔甘草功能基因组学中的研究进展.同时对转录组学在药用植物中的发展前景进行了讨论.     

转录组测序技术在药用植物研究中的应用

转录组测序技术是一种新发展的转录组学研究方法。在物种基因组信息未知的情况下,进行测序得到遗传信息,转录组测序技术是很重要的分子生物学方法,已经被广泛应用于各个研究领域。而药用植物遗传信息匮乏,对药用植物的转录组进行测序在基因组学是比较活跃的领域,可以了解植物的基因表达并分析其功能和调控机制。对药用植物的转录组学研究有助于解决遗传育种、筛选优良抗性基因等问题。介绍了转录组测序的发展,并从功能基因挖掘和次生代谢产物途径探索等方面综述了近年来转录组测序在药用植物研究中的应用,为药用植物的研究提供了更多基础数据。     

传统药用植物转录组研究进展

转录组测序技术(RNA-seq)是一种新兴的转录组学研究方法,是现今药用植物基因组研究中最活跃的领域之一。能够研究不同时期,不同组织类型、不同环境条件以及不同生理状态等各个不同条件下的基因表达差异及调控模式差异,快速、准确地提供药用植物的转录本信息,获得有效的基因编码序列。参考近年来药用植物转录组研究文献,简要介绍了转录组测序技术方法及其在药用植物中的研究现状,并从药用植物自身发育机制、次生代谢产物生物合成途径和SSR分子标记开发等3个方面综述了国内外近年来转录组测序在药用植物上的应用进展。     

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。     

生物学技术在药用植物鉴定中的研究进展

药用植物种质资源是中医药现代化发展的根基,深入研究药用植物种质资源是培育优良品种、保证中药产量和规范质量的前提条件。传统的鉴别方法从表观出发,受自然环境和人为因素影响较大,鉴定的效率和准确性普遍偏低。分子生物学技术以其易操作、高灵敏度、结果准确等优点,已被广泛用于药用植物种质资源的相关研究中,主要涉及野生与栽培品区分、中药替代品研究、中成药鉴别、优良品种标记育种、遗传多样性研究、遗传图谱建立和组学研究等多个方面。其中组学研究由于分析目的不同分为基因组学、转录组学、代谢组学、蛋白质组学。基因组学又分为结构基因组学、功能基因组学、比较基因组学3个亚领域。真核生物有细胞核和细胞器,因此组学研究还包括叶绿体基因组学、线粒体基因组学、核基因组学、质体基因组组学。其中叶绿体基因组结构简单、相对分子质量小、保守性好;而线粒体基因组变异性强且结构复杂;核基因组数据复杂、核内部不含核糖体,导致翻译过程中会有时空差异,即使多次重复地进行试验,试验的结果也具有不确定性。当前药用植物研究涉及的分子生物学技术及组学研究仍有不足的方面,存在较大的发展空间,需要进一步完善和补充。该文依次介绍了细胞学、分子标记、组学研究技术在药用种质资源鉴定中的特点和应用,为后续进行药用植物种质资源的鉴别、开发及利用提供参考依据。     

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。     

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。     

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。     

基于代谢组学技术的中药质量控制研究思路探讨

代谢组学是继基因组学、转录组学和蛋白质组学之后的又一门新兴组学技术,在方法学上具有整体性、系统性及综合性的特点,恰与中医药理论的整体观、动态观、辨证观相吻合。本文综述了代谢组学技术在中药效应物质基础、质量评价研究中的应用,并针对目前中药质量控制的不足,提出了基于代谢组学技术的中药质量控制研究思路,即采用代谢组学的技术及其分析方法,明确中药药效物质基础及其在药用植物中代谢变化的影响因素,从而建立与临床疗效相关的中药质量控制方法,确保中药临床使用的安全性和有效性。     

铁皮石斛基因组学、转录组学与功能基因研究进展

铁皮石斛Dendrobium officinale是兰科石斛属药用植物中最为珍稀名贵的物种,内含多糖、茋类、联苄类、生物碱类等化学成分,具有抗氧化、抗肿瘤、增强免疫力、减轻肝损伤、降血糖等功效。其巨大的药用价值、科学价值和商业价值掀起了相关研究热潮,尤其是近5年,铁皮石斛在核酸分子生物学方面的研究取得了越来越多的成果。从铁皮石斛基因组学研究、转录组学研究和功能基因克隆等方面的研究进展进行综述,以期为铁皮石斛功能基因的进一步深入研究提供参考。     

重楼属植物分子生物学研究进展

重楼属植物是重要的药用类群,其分子生物学领域的研究受到了广泛关注。开展重楼属植物研究,不仅具有重大科学意义,而且具有重要的经济和生态价值。从分子标记、分子鉴定、系统进化与谱系地理学、转录组学、蛋白质组学、基因克隆与功能研究等方面对重楼属植物的分子生物学研究进展进行综述,并就当前亟需解决的问题进行了探讨,以期为加快分子生物学技术在重楼属植物研究中的应用提供参考。     

干旱胁迫影响药用植物品质的分子机制研究

干旱是影响植物生长的重要因素,适度干旱胁迫可有效提高药用植物品质。本草基因组学的发展推动逆境胁迫影响药用植物品质分子机制的创新性研究。本文综述了干旱胁迫对药用植物生物碱、黄酮、萜类、酚类和皂苷等药效活性成分和生物量的影响,基于本草基因组学的干旱胁迫影响药用植物品质的分子机制研究进展,以及包括活性氧代谢途径和ABA信号转导在内的药用植物响应干旱胁迫的分子机制。提出以药用模式植物为研究对象,以本草基因组学为理论指导,揭示干旱胁迫影响药用植物品质的分子机制,挖掘与药用植物耐旱性状密切关联的分子标记,为提升药用植物品质,选育耐旱药用植物优良种质,指导中药农业生产提供参考。     

海南省三亚辖区重点中药资源现状△

采用第四次全国中药资源普查中野生重点中药资源调查方法,作者于2012年7月至10月对海南省三亚辖区的重点中药资源进行了调查,并参照海南省重点中药材名录,共确定三亚辖区分布重点药用植物69种,隶属43科。其中真菌类1科1种,蕨类植物3科3种,种子植物39科65种。野生药材38科63种,大面积栽培类药材5科6种。海南地方重点药材15种,隶属11个科。该次调查有助于了解三亚辖区重点药用植物分布状况,生长环境和资源储量等,为今后开展这些药材资源的合理开发,建立相应的保护机制及实现药材的可持续发展提供研究基础。