基于转录组测序的银杏类黄酮生物合成关键基因表达分析

目的对银杏进行转录组测序,分析银杏生长发育不同时期类黄酮生物合成关键基因的表达。方法以银杏幼年树和成年树不同时期叶片作为供试材料,利用Illumina HiSeq 2000进行转录组测序,对Unigene进行功能注释,分析银杏类黄酮生物合成关键基因的表达特征。结果转录组测序共获得43 073条Unigene,其中35 179条被注释,基因差异表达(DEG)筛选得到5 117个基因。通过对类黄酮合成相关KEGG途径进行分析,筛选出50条候选基因。分析50条候选基因的表达规律,发现类黄酮合成关键基因均在银杏幼叶中高表达,但在成年树与幼年树同时期叶片之间表达差异不显著。分析与类黄酮合成关系密切的13个基因发现,其中肉桂酸4-羟化酶(C4H)、查耳酮合成酶(CHS)、花青素合成酶(ANS)、花青素还原酶(ANR)和类黄酮O-甲基转移酶(FOMT)基因的表达量较高,类黄酮3′-羟化酶(F3′H)、类黄酮3′,5′-羟化酶(F3′5′H)和黄酮醇合成酶(FLS)基因的表达量则相对较低。结论通过转录组高通量测序,筛选分析了银杏类黄酮生物合成的关键基因及其表达特征,为提高银杏类黄酮产量提供了分子生药学理论基础。     

基于转录组测序技术研究道地药材当归同源基因

目的:通过转录组测序技术全方位、深层次挖掘甘肃岷县当归的基因组资源,并进行当归同源基因分析,为当归栽培、品种鉴定、加工、配伍及保健品开发提供理论支撑。方法:岷县现场采集当归样品,并经专家鉴定为当归品种(angelica sinensis(oliv.)diels)。采用RNA plant Plus方法提取岷归头、岷归尾的总RNA,质量鉴定合格后构建测序文库。测序文库检测合格后在Illummina HiSeq 2000测序仪上完成双端测序。采用相关生物信息学分析软件,实现研究目标。结果:①通过转录组测序技术,获取了63585个当归表达序列标签(EST),构建了当归的基因组。②在UniProt(date:2012.09)数据库中注释的30432个当归基因,分布于939种物种;其中序列分布频率较高的前5种物种为葡萄、蓖麻、毛果杨、大豆、苜蓿属。结论:当归基因组研究处于起步阶段,亟待深入研究。已注释基因主要分布于目前研究较深入的5种重要经济植物,成为当归制剂与保健品开发的分子生物学基础。     

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。     

基于转录组测序的山茱萸次生代谢生物合成相关基因的挖掘

为探讨山茱萸中环烯醚萜等次生代谢产物合成的遗传基础,采用新一代高通量测序技术对其果实进行转录组测序,共获得得96 032条unigenes,平均长度590.53 bp;其中共有35 478条unigene能被NR,Swissprot,COG,GO,KOG,Pfam和KEGG等7个公共数据库注释。通过对注释所得的unigene进行KEGG代谢通路的分析发现,共有84个unigene与环烯醚萜类成分的生物合成有关;487条unigene参与山茱萸其他次生代谢相关物质代谢调控。研究发现,共有153条unigene参与山茱萸次生代谢产物的氧化/羟基化;72条unigene参与次生代谢产物的糖基化。该研究首次对山茱萸转录组进行了分析,并获得了山茱萸环烯醚萜类等次生代谢生物合成相关的候选基因,为山茱萸的分子生物学研究提供了丰富的数据资源,也为后续探讨候选基因的功能奠定了基础。     

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。     

夏枯草的转录组测序与次生代谢产物生物合成相关基因的挖掘

目的获得夏枯草转录组信息,探索夏枯草次生代谢产物生物合成的分子基础。方法利用Illumina HiSeq 2000高通量测序技术对夏枯草果穗、茎和叶等部位进行转录组测序,经Trinity软件组装后获得Unigene,并进行系统的生物信息学分析。结果共获得77 863条Unigene,平均长度为716.72 nt。通过与NR、Swiss-Prot、COG等7个公共数据库进行BLAST比对,共有41 367个Unigene获得注释,注释率为53.13%。在KEGG数据库中,有1 406条Unigene被注释到次生代谢产物合成。通过对转录组数据深入挖掘发现,参与夏枯草三萜类骨架合成的Unigene共有60个,参与酚酸类合成的Unigene共有24个,参与次生代谢后修饰的Unigene共有259个,参与其他次生代谢合成的Unigene共有118个。结论夏枯草转录组数据为探索夏枯草次生代谢产物的生物合成机制提供了重要的资源,也为利用代谢工程增加夏枯草中重要次生代谢产物含量提供了基础信息。     

基于高通量测序的女贞果实转录组研究

目的:利用Illumina/Solexa Hiseq2000测序平台对女贞果实进行转录组测序。方法:将测序得到的大量数据进行拼接与组装,并应用生物信息学方法对所得序列进行功能注释、功能分类、代谢途径分析和简单重复序列位点查找等研究。结果:共获得32 856 614条clean reads,含4.93 Gb的有效数据。对clean reads应用Trinity软件进行组装,共获得163 092条unigene,总长度、平均长度和N50分别为108.57 Mb、665.68 bp和1345 bp。公共数据库(Nr,Nt和Swiss Prot数据库)的BLAST比对分析显示,有83 903条unigene获得基因注释,进一步的功能分类表明,在GO数据库中有16 876条unigene可被分别注释到细胞组分、分子功能和生物学过程三大类别中。将unigene与COG数据库进行比对,可获得25个功能类别,其中较多unigene涉及果实中物质的合成与转运相关的营养功能。KEGG数据库作为搜索对象,可将unigene定位到21类代谢途径中,涉及重要次生代谢产物黄酮类和萜类生成的unigene数目分别为258条和929条。SSR位点查询发现,在14 270条unigene中共可找到15 925个SSR位点。结论:本研究在转录组水平对女贞果实进行了系统研究,这为进一步开展女贞果实的分子标记开发和重要次级代谢产物的生物合成奠定了基础。     

基于高通量测序的药用植物“凤丹”根皮的转录组分析

牡丹皮为我国传统常用中药,安徽省铜陵地区栽培的"凤丹"根皮加工而成的药材牡丹皮被誉为道地药材,药用活性成分丰富多样,但目前尚不清楚"凤丹"药用部位次生代谢过程中活性物质合成的遗传学基础。研究采用Illumina Hi Seq 4000高通量测序平台对五年生"凤丹"根皮转录组进行测序,对测序结果进行de novo拼接和功能注释,测序后获得72 997条unigene。进一步利用公共数据库进行同源比对,其中41 139条unigene被Nr数据库成功注释,34 952条unigene能被GO数据库成功注释,20 016条unigene被KEGG数据库成功舒注释,共涉及到5个大类、34个种类、352条代谢通路;在次生物质合成与代谢途径中,其中苯丙素类化合物、萜类化合物骨架合成、各种类型萜类化合物、生物碱类化合物以及黄酮类成分生物合成途径中的unigene分别有214,104,152,55,36个;不同产地样本间差异表达基因的富集性比较显示不同产地样本间存在明显差异;此外,在72 997条unigene中共检测到9 939个SSR序列,其中二核苷酸重复的SSR标记占20.75%。研究的结果不仅为挖掘"凤丹"次生代谢物生物合成关键基因提供了基础数据信息,也为药用牡丹的遗传多样性研究和分子标记开发奠定了分子基础。     

茜草转录组分析及其蒽醌类化合物合成相关基因的挖掘

目的获得茜草Rubia cordifolia转录组学信息及挖掘其蒽醌类化合物生物合成的关键酶基因,为茜草的功能基因克隆与分析提供参考。方法采用Illunima Hiseq TM 2000 150PE高通量测序技术对茜草进行转录组测序,使用Trinity软件完成Unigene的de novo拼接,基于BLAST实现Unigene的分类、功能注释、代谢通路分析和蛋白功能注释等。结果最终获得7.3 Gb数据,通过de novo拼接注释得到Unigene 66 646条,平均长度为1 424 bp,所有Unigene能被NCBI nonredundant protein sequences(NR)、NCBI nucleotide sequences(NT)、kyoto encyclopedia of genes and genomes(KEGG)、A manually annotated and reviewed protein sequence database(Swissprot)、gene ontology(GO)、eu Karyotic ortholog groups(KOG)和protein family(Pfam)数据库所注释,注释成功率100%,找到与茜草蒽醌类化合物生物合成相关的基因64条。结论首次对茜草转录组进行了分析,并获得了茜草蒽醌类化合物生物合成相关的候选基因,为茜草的分子生物学研究提供了丰富的数据资源,也为后期开展茜草蒽醌类化合物次生代谢途径解析奠定了基础。     

基于高通量测序的人工培殖冬虫夏草僵虫颜色变化转录组分析

目的:探索人工培殖冬虫夏草Cordyceps sinensis(BerK.)Sacc.外观品质形成的分子基础。方法:以重庆和康定人工培殖冬虫夏草僵虫为材料,利用Illumina Hiseq 2500高通量测序技术进行转录组测序分析,基于差异倍数(FC)和错误发现率(FDR)筛选差异表达基因,具体筛选条件为|log2FC|>1、FDR<0.05。结果:共获得21942个转录本,利用DEGSeq筛选获得1575个差异表达基因,其中上调表达基因626个、下调表达基因949个;基因本体(GO)数据库和京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析结果显示,这些差异表达基因主要集中于氨基酸代谢、折叠-分选-降解、糖代谢、转运和分解代谢、辅酶因子和微生物代谢等途径;筛选到66个颜色变化差异表达基因,包含46个氧化还原酶活性相关基因、12个过氧化物酶体相关基因、3个单加氧酶活性调节相关基因、3个黑化反应相关基因、2个活性氧代谢相关基因,其中tyr1、TYR基因可能是冬虫夏草僵虫颜色变化的关键功能基因。结论:利用高通量测序技术和生物信息分析获得了人工培殖冬虫夏草僵虫转录组信息特征,为阐明人工培殖冬虫夏草僵虫颜色变化的调控机制研究提供参考。     

当归抗抑郁化学成分及药理作用研究进展

通过文献分析,总结了当归在治疗抑郁症中的应用现状,发现当归所含的有机酸类、苯酞类、多炔类成分具有良好的抗抑郁、神经保护及单胺类递质再摄取等作用。当归抗抑郁作用的机制与其对神经损伤、神经递质系统紊乱和氧化应激等方面具有改善作用相关,以期为当归临床治疗抑郁症提供科学依据。     

基于Illumina MiSeq高通量测序分析黄芪内生细菌多样性

目的分析黄芪内生细菌群落多样性,为筛选菌种发酵转化黄芪中活性成分的定向炮制工艺研究提供参考依据。方法应用Illumina Mi Seq高通量测序技术测定黄芪内生细菌的16 S rDNA V3-V4区域序列并进行物种丰度等生物信息分析。结果获得有效序列40 051条,操作分类单元(OTUs)967个,测序数量接近于饱和,测序数据量合理。黄芪内生细菌主要分布于Anderseniella属、芽孢杆菌属Bacillus、伯克氏菌属Burkholderia、不动杆菌属Acinetobacter、寡养单胞菌属Stenotrophomonas、海洋芽胞杆菌属Oceanobacillus 6个属。结论黄芪内生细菌群落多样性较低,Anderseniella属和芽孢杆菌属Bacillus是黄芪内生细菌的优势种群。     

当归干、鲜品中游离阿魏酸和总阿魏酸含量

目的:采用HPLC测定当归鲜品与干品中游离阿魏酸和总阿魏酸的含量,并对其进行比较。方法:ZORBAX EclipseXDB-C18(4.6 mm×250 mm,5μm)分析柱,流动相乙腈-0.085%磷酸(17∶83),检测波长316 nm,柱温35℃,流速1.0 mL·min-1,进样量为10μL。测定样品中游离阿魏酸和总阿魏酸的含量。结果:游离阿魏酸和总阿魏酸分别在0.024 2～0.121 0μg和0.0242～0.192 36μg呈良好的线性关系。回收率分别为96.34%,97.35%;09年当归干品中游离阿魏酸含量最高,鲜品中总阿魏酸含量最高。结论:该方法准确简便,具有相对良好的重复性和稳定性,有利于提高当归药材的质量控制。     

大孔吸附树脂法分离纯化当归中阿魏酸的工艺研究

目的选择较合适的大孔吸附树脂,对当归中阿魏酸进行富集纯化,提高产品质量。方法采用大孔吸附树脂对阿魏酸进行吸附及洗脱性能试验,同时采用HPLC法进行分析检测。结果筛选出较合适的吸附树脂DA201,得到了最佳的工艺参数,使阿魏酸的质量分数由原材料中的0.15%富集提高到25.1%。结论该工艺成本低,效果好,树脂可重复使用,对于当归中阿魏酸的纯化有很好的应用前景。     

基于NMR代谢组学技术的当归不同部位化学成分比较

目的拟对当归Angelica sinensis不同部位的化学成分进行比较。方法运用核磁代谢组学技术对当归的不同部位进行了代谢组学化学成分比较。并采用主成分分析、正交偏最小二乘法、单变量分析等统计方法对当归不同部位的代谢产物进行了比较分析。结果通过核磁图谱共指认出包括初级和次级代谢产物共36种。多种统计分析发现,当归头部量较高的成分包括缬氨酸、异亮氨酸等;主要分布于尾部的成分包括Z-丁烯基苯肽、cis-Z,Z′-3α,7α′,7α,3α′-dihydroxyligustilide等;主要分布于身部的成分包括色氨酸、阿魏酸松柏酯;在头部和尾部量均较高的成分包括天冬氨酸、Z-藁本内酯等;在3个部分无明显差异的成分包括丙氨酸、精氨酸等。结论采用的核磁共振指纹可同时表征当归中的初级和次级代谢产物,研究结果可为进一步揭示当归不同部位功效与化学成分的相关性奠定基础。     

基于转录组测序揭示适度干旱胁迫对甘草根基因表达的调控

适度干旱胁迫可促进甘草有效成分的积累,提高药材质量。该研究以栽培6个月的甘草根为材料,设置适度干旱胁迫组(土壤相对含水量40%~45%)和对照组(土壤相对含水量70%~75%),分别应用Illumina HiSeq 2000进行转录组双末端测序,分析甘草根响应适度干旱胁迫的差异表达基因。在适度干旱胁迫组和对照组中分别得到80 490 490,82 588 278个Clean reads,经序列拼接和去冗余处理分别得到94 828,305 100个Unigene序列,序列长度的中位数分别为1 007,1 125 nt。差异表达基因分析表明,适度干旱胁迫抑制细胞壁中β-木糖苷酶、天冬酰胺酰内肽酶、GDP-L-岩藻糖合酶等酶的基因表达,可能抑制根细胞的初生壁降解与程序性细胞死亡;促进萜类、黄酮类化合物生物合成的关键酶基因的表达,进而促进甘草有效成分的积累;促进生长素、乙烯、细胞分裂素的生物合成和信号转导,进而促进根的发生和细胞增殖;促进脱落酸、茉莉酸的生物合成和信号转导,进而提高甘草对干旱胁迫的适应能力;抑制赤霉素、油菜素内酯等激素的生物合成和信号转导,进而抑制地上茎的伸长。     

基于肝脏代谢组学的当归“活血解郁”作用机制研究

目的 研究当归Angelicae Sinensis Radix“解郁”功效与“活血”功效的相关性及机制。方法 采用慢性不可预见性温和应激（chronic unpredicted mild stress，CUMS）结合孤养复制大鼠抑郁模型，以行为学指标及血流变指标评价当归对CUMS大鼠抑郁样症状及血液黏度的调节作用，进行主成分分析和相关性分析量化抗抑郁指标和血流变指标间的相关性。应用¹H-NMR代谢组学技术检测CUMS大鼠肝脏中内源性代谢物的变化，指认相关差异代谢物并构建代谢通路。结果 造模4周后，大鼠体质量、糖水偏爱率、旷场实验穿越格数、直立次数均显著降低（P<0.01），高、中、低切变率下的全血黏度均显著升高（P<0.01）。给予当归干预后，大鼠的行为学指标和血流变指标均有不同程度的改善。相关性分析结果显示，行为学综合指标与血流变综合指标呈显著负相关。代谢组学结果显示，在筛选得到的19个潜在生物标志物中，当归能显著回调异亮氨酸、缬氨酸、乳酸、丙氨酸、柠檬酸等8种差异代谢物，涉及缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸合成，乙醛酸和二羧酸代谢及甘油脂代谢等5条代谢通路。结论 当归的“解郁”功效与其“活血”功效存在显著相关性，其机制可能与调节氨基酸代谢、碳水化合物代谢、脂质代谢等代谢途径有关。     

基于HPLC指纹图谱及多指标成分定量分析的不同产地当归质量特征研究

目的 建立不同产地当归Angelicae sinensis的HPLC指纹图谱并测定其主要成分的含量,结合化学计量学分析,建立各产地当归的“识别标志”。方法 采用HPLC-DAD方法建立甘肃、四川和云南等地当归的指纹图谱,并对指标成分进行含量测定。进行相似度评价结合主成分分析（principal component analysis,PCA）、偏最小二乘法判别分析（partial leastsquares discrimination analysis,PLS-DA）、Fisher线性判别（fisher linear discrimination analysis,FLDA）等模式识别技术进行分析。结果 HPLC指纹图谱共标定了不同产地当归中的13个共有峰,指认出绿原酸、阿魏酸、洋川芎内酯I、洋川芎内酯H、阿魏酸松柏酯、E-藁本内酯、E-丁烯基苯酞、Z-藁本内酯8个色谱峰,样品相似度均在0.90以上。绿原酸、洋川芎内酯I、E-丁烯基苯酞、总阿魏酸（阿魏酸与阿魏酸松柏酯换算后总量）、Z-藁本内酯6个指标成分含量测定变化范围分别为0.10～0.52 mg/g、0.10～0.24 mg/g、0.19～0.54 mg/g、1.42～2.66 mg/g、21.75～29.15 mg/g。PCA、PLS-DA分析结果表明,Z-藁本内酯、E-藁本内酯、阿魏酸松柏酯、阿魏酸在不同产地当归的中变化显著,Z-藁本内酯、E-丁烯基苯酞、总阿魏酸分别可作为甘肃当归、四川当归、云南剑川当归的成分识别标志。逐步线性判别验证当归产地其中自身判别正确率为96.3%,交叉验证正确率为92.3%。结论 建立的HPLC指纹图谱结合含量测定、PCA、PLS-DA客观、全面、有效地对不同产区当归质量特征进行探究,确认各产地当归的标志性成分,为当归的产地溯源及质量控制提供科技支撑。     

海拔对当归中阿魏酸量的影响及关键因子分析

目的 在不同海拔进行当归Angelica sinensis生态适应性实验,探索影响当归阿魏酸积累的关键因子.方法 通过田间实验测定当归阿魏酸量的变化和生理生化指标、光合参数、生态因子.结果 当归根中阿魏酸量随海拔升高而增加,且海拔2780m处理比海拔2360m处理高14.5％,差异显著(P＜0.05).分析影响当归阿魏酸积累的关键因子表明,降雨量(r=0.8988)和温度(r=-0.7991)是关键生态因子,可溶性糖(r=-0.9749)和超氧化物歧化酶(SOD)(r=-0.8408)是关键生理生化因子,湿度(r=0.9699)和光合活性辐射(r=0.9467)是关键光合参数因子.结论 适当升高种植海拔,增加降雨量和湿度,降低温度和可溶性糖量均有利于当归中阿魏酸的转化积累.     

当归-川芎药对的化学成分、药理作用及临床应用研究进展

当归-川芎是临床方剂常见药对,二药配伍具有养血补血、活血化瘀功效。现代研究发现,当归-川芎药对富含生物碱、有机酸、挥发油等活性成分,具有抗炎镇痛、抗氧化、补血活血、神经保护等作用,临床应用广泛,可用于治疗各类妇科疾病、心脑血管疾病、血液系统疾病等。结合国内外文献,从化学成分、药理作用、临床应用角度出发,综述近年来当归-川芎的研究现状,以期为该药对的科学应用及新药研发提供理论依据。