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。     

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。     

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.     

RNA-Seq在药用植物研究中的应用

转录组测序技术（RNA-Seq）是近10年新崛起的一种在组学水平剖析基因功能和互作关系的研究方法,广泛应用于分子生物学等前沿领域。近年来,该技术在药用植物研究中得到广泛应用,相关报道也日渐增多。对相关文献进行系统整理,归纳RNA-Seq技术在药用植物功能基因发掘、基因网络分析、遗传机制揭示、分子标记开发等领域中的应用。同时,依据RNA-Seq的技术特点和药用植物研究的发展需求,对该技术在中药材中的进一步应用进行展望,以期为RNA-Seq技术应用于中药系统基因组学的研究提供参考。     

药用植物分子育种展望

分子辅助育种、转基因育种和分子设计育种是植物分子育种学三大发展方向。该文就此3个育种方向的遗传连锁作图、QTL定位作图、关联分析作图、分子辅助选择、花粉管通道介导转化、农杆菌介导转化、基因枪介导转化、基因编辑技术、全基因组测序、转录组测序、蛋白组测序和品种分子设计等研究领域的发展现状和新趋势进行概述,并结合药用植物分子育种目标和存在问题的探讨,展望了此3种分子育种技术在药用植物分子育种中的应用前景。     

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.     

药用植物质量性状的分子研究进展＊

道地药材是指药用成分含量高、临床效果好且生长于特定产区的名优正品药材。优良的种质资源是道地药材形成的遗传因素，种质资源包含的特定基因是药材道地性形成的关键。本文详细阐述了当前药用植物道地性相关的质量性状的研究现状，并对标记开发、遗传图谱构建、相关性状数量性状位点（QTL）定位和转录组测序等技术在药用植物相关性状基因的挖掘以及药用植物基因工程应用现状进行了归纳总结，以期为提高药用植物种质资源的道地性研究提供参考。     

转录组测序技术在中医药领域的应用

近年来,分子生物学技术已广泛应用于中医药研究,以转录组测序技术为基础的中医及中药相关研究受到越来越多研究者的青睐。本文总结了转录组学的特点、技术方法,对转录组测序技术在中医证候学、中药复杂体系、中药材鉴别及其功能基因研究中的应用现状进行了综述。     

中药作用靶点及分子机制的转录组学研究思路与方法

中医药是我国的传统和特色医学,一直以来为人们的健康保驾护航,但随着现代医学的发展,它逐渐面临着如何实现客观化、精确化和靶向化的难题。转录组学是连接基因与表型的桥梁,决定遗传物质表达与否,受外源和内源因素的共同调控,能反映内部基因组与外部物理特征的整体网络动态联系,该特点与中医整体观理论相合,符合中药多靶点、多层次整体网络治疗的特性。因此,越来越多的学者从转录组学层面研究中药作用靶点和分子机制,以探索中医药的精准医疗。相关研究已如雨后春笋,相应检测技术也从传统的基因芯片、RNA测序,向单分子测序、单细胞测序及空间转录组发展,但转录组学作为一个相对年轻的领域,在中医药的应用仍需不断探索和完善,才能成为挖掘中医药宝藏的有力武器。有鉴于此,本文系统梳理了当前转录组学在中药研究中的现状、转录组学研究常用的检测技术,以及基于基因芯片、RNA测序、单细胞测序、空间转录组和RNA干扰技术等的转录组学研究思路与方法,并指出现有研究可能存在的问题,以期为中药在转录组层面的靶点和机制研究提供方法学基础。     

转录组测序技术在中药的应用

生物体内的遗传信息从DNA转录成mRNA,进一步翻译成蛋白质从而决定了细胞的结构和生理功能,生物大分子将各种各样的细胞联系起来,形成了组织、器官和个体。因此,mRNA在生物的遗传、生长发育、性状表达等方面起着至关重要的枢纽作用。转录组测序技术作为生物信息技术发展最为成熟的技术手段,可以研究不同发育阶段、生理状况、环境条件下不同组织类型细胞基因的表达情况与调控规律,在中药的育种、生产产量、生物合成等方面有着重要的指导意义,已广泛应用于中药的生物、医学、农学研究中。故文章将从转录组的概念、研究方法与手段、转录组技术在中药方面的应用进行综述,以实现中药的可持续发展,并为相关的研究提供参考。     

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。     

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。     

基于红花不同组织转录组数据的转录因子分析

目的注释并分类红花Carthamus tinctorius中转录因子家族,分析其在不同组织间的表达水平差异。方法使用红花不同组织转录组测序数据组装Unigene,利用Nr数据库中转录因子信息比对并注释红花转录因子,同时对MYB转录因子家族的基因表达、蛋白保守结构域及系统发育树等内容重点分析。结果红花转录组测序数据中共获得731个转录因子,分属42个转录因子家族。MYB转录因子家族成员的表达及蛋白结构分析显示,MYB转录因子家族在花冠中表达差异显著,氨基酸序列中存在3个保守的蛋白核心结构,系统发育树分析显示聚为2类MYB亚族。结论红花MADs-box、b HLH、MYB、AP2转录因子家族成员最多,在不同组织间表达差异显著,MYB转录因子家族具有一定保守性。     

人参皂苷糖基转移酶基因研究概述

糖基转移酶(UGTs)是人参皂苷生物合成中的关键酶,可催化糖基从供体分子转移到受体分子,形成各种具有生物活性的糖苷类化合物。随着高通量测序技术的发展,大量的药用植物基因组和转录组序列被解析,越来越多的UGTs基因得以发掘与验证。UGTs基因常见的发掘手段有差异表达分析、同源序列筛选、基因簇筛选、化学蛋白质组筛选等。该文总结了人参属3种名贵中药材三七、人参、西洋参中UGTs基因筛选和功能验证的研究进展,为天然产物中UGTs基因的研究提供参考。     

盐胁迫下的3代白木香离体根的转录因子表达分析

目的研究3代白木香Aquilaria sinensis离体根在盐胁迫条件下的转录因子表达模式差异,对响应盐胁迫的各代转录因子家族差异基因的变化规律进行分析。方法以组织培养的白木香离体根为材料,采用IlluminaHiseq4000双端PE150测序方法,将所有白木香Unigene序列与植物转录因子数据库(PlantTFDB)进行比对,对盐胁迫组与对照组间的3代差异转录因子进行重点分析。结果 3代白木香离体根转录组测序片段经de novo拼接共获得48 286条Unigene序列,含有1 156个潜在的白木香转录因子,分布于54个转录因子家族。其中bHLH、ERF、NAC家族是富集最多的3个家族。在第1、2、3代盐胁迫白木香根中分别筛选出290、277、349个差异表达转录因子,NAC、MYB以及WRKY家族上调表达的差异表达基因(DEG)数量随胁迫代数增加而增多,而GRAS家族上调表达的DEG数量随胁迫代数增加而减少。3代共有的差异转录因子有70个,其中8个基因的下调表达倍数随盐胁迫代数增加而递增。结论盐胁迫对白木香转录因子表达影响主要以下调为主。盐胁迫组与对照组的差异转录因子数量随着盐胁迫代数增加而增加。不同转录因子家族基因受盐胁迫诱导表达情况不同,一些基因可能参与了胁迫记忆的传递。该研究有助于在整体水平加深了解白木香转录因子表达特性,为进一步研究白木香胁迫记忆及白木香盐胁迫响应分子机制提供参考。     

中药高通量转录组研究进展

中药是中华传统文化的瑰宝,是中华民族智慧的结晶。新方法技术的不断应用使得中药研究与时俱进。高通量转录组研究经过数年的发展,已经成为一项较为成熟的研究手段。该文对中药转录组研究概况进行了综述,比较了Roche公司的GS FLXTM平台和Illumina公司的HiSeqTM2000平台两大测序平台,介绍了中药转录组分析的流程,并以西洋参和金银花为例,阐述了中药转录组研究的特色。对传统中药进行高通量转录组研究,可以从整体水平上了解目标物种的功能基因概况,明确活性成分的代谢通路,为中药研究奠定分子生物学基础,为传统中医药理论提供现代生物学阐释。但是,目前的中药转录组研究仍面临着分子基础薄弱,测序投资成本高,分析人员紧缺等困难。未来,伴随测序技术的发展与完善,转录组与蛋白质组、代谢组等组学的联合应用,将为开创高通量筛选与高效率研发相结合的新型中药产业发展模式奠定坚实的基础。     

药用植物分子育种研究方向探讨

培育优良高抗药用植物新品种是保障优质药材生产的前提,运用现代分子生物学和遗传学技术的分子育种省时省力,能够实现快速精准育种。该文从遗传背景和育种目标等方面比较了药用植物与农作物育种特性的差异,总结了药用植物分子育种的策略,重点阐述了以高通量测序技术和目标基因挖掘为基础的四阶式育种。针对药用植物分子育种的发展现状以及面临的问题,提出当前技术条件下药用植物分子育种的最优技术途径是四阶式育种,发展方向是基因编辑育种。     

基于高通量测序的野生和栽培当归转录组分析

为获得甘肃省宕昌地区野生和栽培当归转录水平差异,运用PacBio SMRT三代高通量测序技术测定当归全长转录组,利用Illumina HiSeq X Ten PE150二代高通量测序技术进行野生和栽培当归转录组差异表达测序分析,全长转录共获得16.5 Gb数据,组装得到113 906个转录本,平均长度1 466 bp。BLAST分析显示分别有109 113(95.79%),93 276(81.89%),60 638(53.24%),48 928(42.95%),42 876(37.64%)条转录本在NR,Swiss-port,GO,KO,KOG数据库得到注释信息,可归为GO分类的生物过程、细胞组分和分子功能3大类,涉及128条KEGG标准代谢通路。2组样品二代测序共获得25 463条差异表达转录本,其中在野生当归中存在高表达的有15 090条,在栽培当归中存在高表达的有10 373条,对其进行GO和KEGG富集分析,差异转录本主要集中于植物-病原体相互作用(plant-pathogen interaction)、MAPK信号通路-植物(MAPK signaling pathway-plant)和植物激素信号转导(plant hormone signal transduction)等通路。该研究利用高通量测序手段获得当归全长转录信息,明确当归遗传信息的整体特征,通过比较野生当归和栽培当归在转录本层次的差异表达,为当归优良种质资源的筛选培育、抗性研究和次生代谢途径解析提供基础信息。