展望分子谱系地理学在道地药材研究中的应用

作者在介绍分子谱系地理学的概念、研究方法和研究现状的基础上,探讨了分子谱系地理学推断的3种植物遗传分化模式--异域片断化、受距离影响的有限基因流和分布区快速扩展与道地性形成的相关性;阐述了基于分子谱系地理学研究的道地药材分子鉴定对以往分子鉴定局限的突破;阐明了分子谱系地理学在道地药材产地变迁历史研究中的应用;论述了分子谱系地理学在解决道地药材栽培中种质退化问题等方面的作用.这些方面的应用展现了分子谱系地理学在道地药材研究中的应用前景,为道地药材的研究提供了新的理论和方法.     

基于分子谱系地理学的药用植物核心种质构建

作者介绍了药用植物核心种质构建的现状和特点,阐明了基于分子谱系地理学的药用植物核心种质构建的意义和研究方法,探索了野生资源丰富和野生资源已丧失的药用植物应用分子谱系地理学进行核心种质构建的方法和可行性,进而展望基于分子谱系地理学的药用植物核心种质构建的应用前景。     

北京中医药大学“药用植物资源与分子生药学”团队

<正>北京中民药大学"药用植物资源与分子生药学"团队是国家中医药管理局中药鉴定学重点学科的核心团队之一。秉承"传承创新、包容发展"的理念,形成了"药用植物为基础,分子鉴定为特色,品质形成为方向"的创新型团队。团队带头人刘春生教授在药用植物分类、中药饮片分子鉴定及中药材品质调控领域具有深厚的学术积淀;骨干成员王学勇副教授在丹参道地性形成的基因机制研究方面取得了显著成绩;其他团队成员分别在药用成分     

宏基因组学与道地药材研究

宏基因组学是将分子生物学技术应用于微生物基因总和研究的一门新兴学科,现已广泛应用于医药、农业、海洋生态环境、土壤生态环境等领域。道地药材凭借其质优、疗效好的优势自古以来被各医家所青睐,其形成与诸多因素有关,其中根际微环境在药用植物次生代谢产物形成中起着重要作用。着重介绍宏基因组学的概念、技术策略以及其在道地药材研究中的应用现状,进一步阐明土壤微生物对道地药材形成机制的影响,并为解决药用植物连作障碍提出新的研究思路。     

植物药材道地性的分子机制研究与应用

道地药材生产是药用植物研究的核心内容。植物药材道地性是由其特定的次生物质形成与积累所引起的。次生产物产生和积累的关键酶基因是药用植物道地性形成的分子内因,诱导这些基因表达的生态环境和栽培措施是道地药材形成的外因。在药用植物道地性相关酶基因克隆的基础上,药用植物的细胞培养、毛状根培养和遗传改良等基因工程和道地药材的分子鉴定,在药用植物道地性品质的栽培调控方面将展现良好的前景。     

基因芯片技术在药用植物研究中的应用

基因芯片技术是近年来迅速发展起来的一项生物技术。由于其具有大规模、高通量、平行检测等优势,已在多个领域得到广泛应用。根据新近的研究资料讨论该技术在药用植物中最新的应用情况,包括分离差异表达的基因及发现新基因、功能基因组学的研究、中药的鉴定、转基因药用植物的检测、药用植物作用分子机制及病害的相关研究等内容,并简要介绍其存在的问题及未来应用的展望。     

基于网络药理学和分子对接探讨补肾活血方治疗尿酸性肾病的作用机制＊

目的 基于网络药理学和分子对接技术探讨补肾活血方治疗尿酸性肾病（uric acid nephropathy， UAN）的分子作用机制。方法 采用中药系统药理学数据库TCMSP筛选出补肾活血方的有效活性成分。通过PubChem、DrugBank、SymMap和SwissTargetPrediction数据库筛选出中药各成分作用靶点。借助GeneCards、DisGenet、malaCards和OMIN数据库获取尿酸性肾病的靶点基因。David绘图工具筛选出中药与疾病的交集靶点，利用Cytoscape3.9.0软件构建“中药-活性成分-疾病-靶点”网络关系图，并通过CytoNCA插件构建蛋白质相互作用网络（PPI），筛选得到核心靶点蛋白。采用AutoDock Vina 1.1.2软件将补肾活血方关键有效成分和核心靶点进行分子对接。最后运用乙胺丁醇和腺嘌呤诱导的尿酸性肾病模型对网络药理学预测的结果进行基础实验验证。结果 本研究共筛选得到补肾活血方治疗UAN的作用靶点234个，其中核心靶点19个，对应5种中药的113种有效成分。GO富集分析共得到925条基因功能信息，KEGG富集分析发现112条信号通路，涉及Toll样受体、NF-κB、PI3K-Akt、p53、TNF等信号通路治疗尿酸性肾病。分子对接结果显示，双脱甲氧基姜黄素、异黄酮等关键活性成分与ALB、MMP9、TLR4等关键核心靶点有较好的结合活性。动物实验结果显示，与模型组相比，补肾活血方组、非布司他组大鼠肾组织TLR4和NF-κB蛋白表达量和血清MMP-9水平明显降低（P<0.05）；血清ALB水平明升高（P<0.05）。结论 本研究提示，补肾活血方中关键活性成分可能通过抑制TLR4/NF-κB信号通路降低TLR4、NF-κB和MMP-9水平，减轻炎症反应，进而减少ALB漏出，发挥保护肾脏治疗尿酸性肾病的作用。     

基于高通量测序的当归抽薹相关基因分析

目的 筛选与当归抽薹相关的基因并探讨其分子机制。方法 取抽薹和未抽薹当归植株,剪取倒数第三片功能叶中部小叶片,利用BGISEQ-500测序平台对当归叶片基因进行高通量测序,再通过非冗余蛋白（NR）、核酸序列（NT）、Swiss-Prot、InterPro、京都基因与基因组百科全书（KEGG）、真核生物蛋白相邻类的聚簇（KOG）、基因本体（GO）数据库进行功能基因注释。结果 抽薹当归与未抽薹当归共有936个差异表达基因（DEGs）,在公共数据库比对得到867个DEGs,其中505个基因有明确功能,这些功能基因中有182个上调基因。在DEGs中筛选与当归抽薹相关的基因。其中调节细胞生长的基因有CDC48C、CSLA2、CYCA1-1、AUG8、CER26、At1g65390、BTAF1;调节开花的基因有TPS1、ALA6、AP2、SOCI;调节叶片光合作用的基因主要有CAB37、CAP10A。结论 细胞形态建成相关的基因在抽薹当归叶的生长发育过程中发挥了重要作用。抽薹和未抽薹当归差异表达基因的研究丰富了当归基因资源,为进一步开展分子生物学及分子育种研究提供了基础数据。     

基于分子对接技术的常用降糖中药有效成分虚拟筛选

目的: 运用分子对接技术分析常用降糖中药效应物质基础及其作用机制,为降糖中药现代研究提供理论依据。 方法: 基于文献搜集降糖中药化学成分并构建其结构数据库,以二肽基肽酶-Ⅳ等7个糖尿病治疗靶标为分子对接的研究对象,通过Sybyl软件的Surflex-Dock分子对接模块进行虚拟筛选,以打分函数Total-Score为标准评价中药成分与靶标间相互作用,以Total-Score等于7为阈值,筛选出与各靶标结合较好的化学成分,并与已上市降糖西药进行类药性比较。 结果: 与二肽基肽酶-Ⅳ,糖原合酶激酶-3,过氧化酶增殖因子活化受体γ,α-葡萄糖苷酶,葡萄糖激酶,钠-葡萄糖共转运蛋白2和血管紧张素转化酶能较好结合的化学成分分别有52,28,32,150,47,41,33个。通过虚拟筛选得到的这些小分子化合物与已上市降糖西药具有相似的类药性性质。 结论: 分子对接技术在一定程度上解释了降糖中药的效应物质基础与作用机制,为降糖中药现代研究提供了线索。     

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。     

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。     

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。     

药用亲缘学论纲——知识谱系,认识论和范式转换

中药资源是我国中医药事业发展的基础,采用创新的理论和方法寻找和发现中药新资源是中药资源可持续利用研究的热点和重点。药用亲缘学研究药用生物(特别是药用植物)的生物亲缘关系,化学成分和疗效(传统疗效和药理活性)间的相关性,该学科的建立对于开发中药植物资源具有重要指导意义;系统发育基因组学方法可用于药物发现和开发的相关问题研究,在组学水平拓展了药用亲缘学的领域,由此衍生出药用基因组亲缘学的新概念。该文简述药用亲缘学的知识谱系,研究方法和范式转换,凸显药用基因组亲缘学的理论和实践价值,建议选择《中国药典》2010年版收录最多的毛茛科为例,对药用基因组亲缘学进行深入的实证研究。在基因组,转录组和代谢组水平探讨毛茛科及其重要族属系统发育和进化关系,揭示药用植物基因型和代谢表型,以及近缘种遗传多样性和化学多样性的内在关联。通过毛茛科示范研究,丰富药用亲缘学研究的内涵,扩展其外延,将药用基因组亲缘学视为药用亲缘学的升级版,开放地吸收有关领域的新知识和新技术,促进中药资源学科的成长,推动中药植物资源的开发和可持续利用。     

药用植物功能基因的研究思路与展望——以甘草为例

近些年来有关功能基因的研究已成为药用植物研究领域的热点,研究内容涉及基因克隆、功能鉴定、多态性分析、表达模式分析以及功能基因与代谢途径的相关性分析等诸多方面。甘草是我国最常用的大宗药材之一,其主要活性成分为甘草酸,具有多种药理功能,在国内外市场上应用广泛。本文以甘草为例,对甘草酸代谢途径中已报道的功能基因进行调查研究,在基因克隆、基因功能、基因多态性等方面进行分析,以期为揭示甘草酸合成代谢的分子机制奠定基础,并为其他药用植物功能基因的研究提供思路。     

石斛资源分子水平研究进展

石斛作为我国传统中药材,具有养阴生津、润肺明目、抗癌防老等显著功效,有着广泛的分布和悠久的应用历史。随着分子生物学技术的发展,石斛属药用资源的研究进展迅速,分子标记技术具有微量、快速、特异性强、准确可靠等特点,为石斛资源的研究提供了新的方法。通过选用RAPD,ISSR,AFLP,SRAP等不同分子标记的结合使用,对石斛不同种类之间的遗传多样性及亲缘关系进行分析,获得的遗传信息,可以为濒危的石斛资源的保护及开发利用提供理论依据。核基因、线粒体基因、叶绿体基因的结合应用,可以有效便捷地鉴定石斛正品,为进一步发展中药材特异性分子鉴定提供科学依据。同时不同基因片段序列的联合运用,可以作为石斛鉴别DNA条形码的分子标记,将为石斛类药材的鉴定提供新的思路和方法,有效提高石斛属植物的鉴定速度和效率。该文从分子鉴定,DNA序列,石斛功能基因等方面进行论述,为石斛属药用植物的进一步开发应用提供理论基础,同时也为石斛属植物的有效保护和可持续开发提供科学依据。     

展望CRISPR/Cas9基因编辑技术在药用植物研究中的应用

CRISPR/Cas9基因编辑技术是近几年新发现的一种基因组定点编辑技术,该技术已经广泛应用在基因治疗、基因功能研究、动物模型制造、农作物品种改良等领域的研究中。该文简要介绍了CRISPR/Cas9基因编辑技术,并提出了这项技术在药用植物功能基因组学研究、活性成分次生代谢及合成生物学研究、药用植物分子育种研究等方面的应用前景,为开辟药用植物新领域的研究提供了参考。     

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.     

斑马鱼在中药研究中的应用进展

斑马鱼作为一种模式动物,已经被广泛应用于遗传学和发育生物学研究。近些年,斑马鱼的研究已经拓展和延伸到中药领域。作为一种整体动物模型,斑马鱼能够全面地检测、评估中药的活性和毒性,进而实现高通量筛选。概括介绍了斑马鱼模型的特点及其在中药毒性、活性物质筛选和中药代谢方面的研究进展。