药用植物青葙全长转录组测序分析

目的:构建药用植物青葙全长转录组,旨在为青葙功能基因组学研究提供遗传信息。方法:基于PacBio Sequel平台对青葙的根、茎、叶、花、果5个部位的混合样本进行高通量测序,对原始数据进行校正、筛选、聚类、去冗余、过滤、功能注释和结构分析,获得青葙全长转录组数据。结果:经质量控制后获得高质量测序reads数据量为13.46 Gb,拼接去冗余后获得155300条循环一致性序列(CCS),研究共获得521928个高质量isoforms和210189个转录本。利用非冗余蛋白(NR)、核苷酸序列(NT)、SwissProt、京都基因与基因组百科全书(KEGG)、真核生物相邻类的聚簇(KOG)、蛋白家族(Pfam)、基因本体(GO)7个数据库进行全长序列的功能注释,结果显示共有158562个转录本被成功注释。GO注释结果显示,转录本共富集在包含生物学过程、细胞组成和分子功能三大类的47个条目中。KEGG分析显示,转录本注释到代谢通路中的基因较多,其次是基因信息过程。基因结构分析结显示,共得到8350条蛋白质编码序列(CDS)、88574条lncRNA、45535个简单序列重复(SSRs),其中单核苷酸重复的占比最大,为52.94%,此外预测得到57类转录因子,如常见的MADS、WRKY、AP2-EREBP、bHLH等类型。结论:获得了青葙的全长转录组数据,为该植物后续分子功能研究提供了遗传信息和基础数据。     

岗梅全长转录组测序及其三萜皂苷生物合成相关基因的挖掘

目的:获得岗梅全长转录组数据库,为深入挖掘岗梅功能基因奠定基础。方法:采用基于PacBio Sequel平台的单分子实时测序技术获取岗梅的根、茎、叶样品的转录组数据,并利用非冗余蛋白(NR)、核苷酸序列(NT)、SwissProt蛋白序列数据库、京都基因与基因组百科全书(KEGG)、真核生物相邻类的聚簇(KOG)、蛋白家族(Pfam)、基因本体(GO)进行注释,分析并鉴定编码三萜皂苷生物合成的关键酶的转录本。结果:全长转录组共获得89629个转录本,其中81313个在公共数据库进行了注释。KEEG代谢通路富集分析表明,623个转录本参与岗梅中三萜皂苷合成相关的3条代谢通路,其中263个转录本编码了三萜皂苷生物合成途径的21个关键酶。此外,还预测了2471个转录因子、40421个简单重复序列位点、22119个长链非编码RNA(lncRNA)和29131个mRNA。结论:丰富了岗梅的转录组数据,并为鉴定参与三萜皂苷和其他次生代谢物生物合成的候选基因提供参考,促进其分子生物学和基因组学的研究。     

岗梅转录组及其乌索烷型三萜皂苷生物合成相关酶基因的发掘

目的：发掘与岗梅乌索烷型三萜皂苷生物合成相关的酶基因。方法：利用Illumina 测序平台对岗梅根进行转录组测序,通过基因注释、同源分析、系统发生分析等生物信息学手段,发掘可能参与合成的单基因簇（Unigenes）。结果：在岗梅根转录组中发现了272 条与萜类生物合成相关的Unigenes。这其中包括72 条可能参与萜类生物合成上游途径的Unigenes,以及26 条可能与三萜合成途径下游母核合成、氧化和糖基化相关的Unigenes。对其中部分Unigenes 进行系统发生分析,进一步揭示了这些Unigenes 与同源基因间的进化关系。利用酵母表达系统,鉴定了两个香树酯醇合酶IaAS1 和IaAS2,其中IaAS1 为少数以α-香树脂醇为主要产物的香树酯醇合酶之一。结论：本文从岗梅根转录组数据库中发掘到一系列可能与岗 梅乌索烷型三萜皂苷生物合成相关的酶基因。对这些基因的进一步研究,有助于从分子水平揭示岗梅中乌索烷型三萜皂苷的生物合成途径。     

菝葜全长转录组测序及分析

目的:获得菝葜Smilax china L.全长转录组数据,深入挖掘其功能基因。方法:采用PacBio Sequel测序平台,分别提取菝葜根、茎、叶3个部位的RNA,将样品等量混合后进行全长转录组测序及分析。结果:共获得转录本122324个,N50长度为1400 nt,鸟嘌呤和胞嘧啶(GC)占比为45.32%,其中92878个(75.93%)转录本在七大数据库中注释。非冗余蛋白(NR)注释中,与菝葜最相近的物种是海枣Phoenix dactylifera L.,匹配程度达17.39%;真核生物相邻类的聚簇(KOG)数据库注释中,比对到一般功能预测的转录本最多,有17875个;基因本体(GO)数据库注释中,66001个转录本分布于生物学过程、细胞组成和分子功能三大类的45个功能组;京都基因与基因组百科全书(KEGG)注释中,参与菝葜生物合成和其他次生代谢转录本4286个,其中参与黄酮类化合物生物合成的转录本1478个、参与皂苷生物合成的转录本162个、参与芪类化合物生物合成的转录本4个、参与其他有机化合物合成的转录本2642个。在基因结构分析中,共得到64612个编码序列、2003个转录因子。此外,简单序列重复(SSR)分析表明,33118个SSR中最多的优势重复单元为腺嘌呤(A)G/C胸腺嘧啶(T),同时还预测到44580个长链非编码RNA和28229个mRNA。结论:获得了菝葜全长转录组数据,可为深入研究菝葜生长发育、相关代谢途径、胁迫响应及生物遗传多样性提供数据支持。     

马鞭草全长转录组测序分析

目的:利用高通量测序技术获得马鞭草Verbena officinalis L.的全长转录组基因信息。方法:通过PacBio Sequel高通量测序平台,对马鞭草根、茎、叶3个部位的混合样品进行全长转录组测序,并基于序列同源性对转录本进行功能注释,得到马鞭草全长转录组的遗传信息。结果:测序数据经过质控后获得197542个高质量的转录本及169063条环形一致性序列(CCS),检测出4955个转录因子。其中161062个(81.53%)转录本在非冗余蛋白(NR)、真核生物相邻类的聚簇(KOG)数据库、京都基因与基因组百科全书(KEGG)、基因本体(GO)数据库、蛋白家族(Pfam)数据库和SwissProt蛋白序列数据库中均得到注释。MISA分析发现54063个简单重复序列(SSR)位点,还预测到70050个长链非编码RNAs(lncRNAs)和45499个信使核糖核酸(mRNAs),并在马鞭草全长转录组中共鉴定到了60个转录本可能参与单萜类化合物的生物合成。结论:利用高通量测序技术和生物信息学分析获得了马鞭草的全长转录组信息特征,可为后期开展马鞭草功能基因鉴定、解析萜类化合物次生代谢途径及其调控机制提供参考。     

天仙藤全长转录组测序及分析

目的:获得天仙藤全长转录组数据库,挖掘天仙藤功能基因。方法:采用PacBio SequeⅠ高通量测序系统,对天仙藤的茎、叶、果3个部位的混合样品进行全长转录组测序及分析。结果:共获得176354条环形一致性序列(CCS),获得184439个高质量isoforms,并注释了139826个isoforms,检测出3058个转录因子和135527个简单序列重复(SSR)位点,还预测到76862个长链非编码RNA(lncRNA)和36204个mRNAs。结论:获得了较可靠的天仙藤全长转录组数据,可为深入研究天仙藤基因组、生物学特性、相关代谢途径、信号通路及其分子机制提供数据支持。     

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。     

天冬全长转录组测序分析

目的:获得天冬Asparagus cochinchinensis(Lour.)Merr.全长转录组数据库,为探索其活性成分生物合成提供参考。方法:利用RNA-Seq技术对天冬的根、茎、叶进行转录组测序并分析。结果:从天冬转录组中共获得169319条isoforms,最终有147762条isoforms在公共数据库中注释成功。非冗余蛋白(NR)数据库结果显示,天冬与石刁柏Asparagus officinalis L.同源性最高;真核生物相邻类的聚簇(KOG)功能注释信息334380条,可分为25个基因功能大类;京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析显示,代谢相关的通路分布最多,为74095条。在注释到的54个转录因子家族中,MYB家族数目最多,共309条。在所有isoform中共检测到48042个简单重复序列位点,从单核苷酸到六核苷酸重复单元均有分布。结论:获得了较为可靠的天冬全长转录组数据,可为深入研究天冬生物学特性、相关代谢途径、信号通路及其分子机制提供数据支持。     

基于高通量测序的不同生态环境东方泽泻块茎转录组分析

目的：探索不同生态环境对东方泽泻生理活动及其药效成分原萜烷型三萜生物合成调控的分子基础。方法：通过Illumina HiSeq测序平台获取种植于福建和四川的东方泽泻块茎转录组数据并进行功能注释,基于|log₂FC|>0.58 (FC为差异倍数)、P<0.05的筛选条件获得差异表达基因。结果：转录组测序共获得50 652条unigenes,有22 689条unigenes注释到京都基因与基因组百科全书(KEGG)、NR、SwissProt、COG、基因本体(GO)和Pfam数据库。从福建和四川2种环境生长的东方泽泻之间筛选到3878条差异表达基因,其中2082条在福建东方泽泻中上调表达,1796条在四川东方泽泻中上调表达,差异基因主要参与植物防御反应、光合作用、淀粉和蔗糖代谢、萜类生物合成等生理活动,包括5个原萜烷型三萜生物合成通路上的关键酶基因。此外,东方泽泻移栽四川后,与三萜生物合成相关的转录因子和细胞色素P450 (CYP450)基因表达也发生了显著变化。结论：利用高通量测序技术和生物信息分析获得了不同生态环境下东方泽泻转录组信息特征,为阐明生态环...     

珠子参种质资源遗传多样性的ISSR分析

目的研究珠子参Panax japonicus种质资源的遗传多样性。方法采用ISSR分子标记技术,通过聚类分析和主坐标分析,研究3个主要产地珠子参的19个样本的遗传多样性和亲缘关系。结果 13条ISSR引物扩增出181条带,其中有166条呈现多态性,占91.71%,遗传相似系数变化范围0.60~0.83。聚类分析和主坐标分析结果一致,将源于同一地区的珠子参样本聚在一起,呈现出一定的地域性分布规律。结论珠子参样本之间的遗传多样性水平较高,种质间的亲缘关系和地理位置有一定关系。     

珠子参叶化学成分研究

研究珠子参叶的化学成分。采用硅胶,Sephadex LH-20,ODS柱色谱和半制备型高效液相色谱等方法进行分离纯化,根据理化性质和波谱数据分析鉴定了7个化合物的结构5,7-二羟基-8-甲氧基黄酮(1)、人参皂苷Rs2(2)、西洋参皂苷Rl(3)、人参皂苷Rs1(4)、三七皂苷Fe(5)、人参皂苷Rd2(6)和gypenosiden IX(7)。化合物1为首次从人参属植物中分离得到,2~7均为首次从该植物中分离得到。     

竹节参鲨烯环氧酶基因的克隆及生物信息学分析

目的 克隆竹节参Panax japonicus鲨烯环氧酶基因（squalene epoxidase,PjSE）的全长cDNA序列,进行生物信息学分析和原核表达。方法 设计特异性引物,从竹节参中克隆得到PjSE序列;以PjSE基因序列作为输入数据,利用多序列同源比对等生物信息学分析工具进行序列分析;构建重组原核表达载体pCold-PjSE,转化至大肠杆菌BL21(DE3)中进行蛋白诱导表达;采用实时荧光定量PCR技术分析该基因在竹节参不同组织中的相对表达量。结果 PjSE基因开放阅读框长度为1884 bp,编码627个氨基酸,PjSE蛋白相对分子质量为68 639.49,初步预测其具有跨膜结构域,可能定位在叶绿体上;聚丙烯凝胶电泳结果显示诱导表达蛋白的相对分子质量大小与预期结果一致;该基因在竹节参叶中表达量最高,须根次之,根中表达量最低。结论 PjSE基因的克隆、生信分析及原核表达研究,不仅有助于丰富竹节参中该类功能蛋白的种类和数量,完善竹节参皂苷类成分的生物合成途径,也为后期开展竹节参皂苷的异源合成提供了可供选择的关键基因元件。     

野三七鲨烯环氧酶基因的克隆及原核表达

目的:对野三七中可能参与三萜皂苷合成的关键酶鲨烯环氧酶基因(Pvf SE)进行克隆,并对其进行生物信息学分析和原核表达。方法:采用Trizol法提取野三七根的总RNA并反转录为c DNA第一链,基于野三七的转录组数据,设计Pvf SE基因序列特异性引物,克隆基因全长,利用相关软件对该基因进行生物信息学分析,构建p Mal-c2X-Pvf SE原核表达载体,在大肠埃希菌中诱导表达重组蛋白。结果:Pvf SE开放阅读框为1 887 bp,编码628个氨基酸,蛋白相对分子质量为68. 8 k Da,理论等电点为9. 28,脂肪系数为95. 18,亲水性系数为-0. 060,不稳定指数为40. 36,属于不稳定蛋白。生物信息学分析表明,Pvf SE具有2个跨膜结构域,无信号肽,可能定位在叶绿体或细胞质膜上,具有FAD/NAD(P)结合域和鲨烯环氧酶结构域,属于混合型蛋白。Pvf SE与西葫芦和芒柄花中参与三萜皂苷合成的鲨烯环化酶(Cp SE1,Cp SE3,Os SE1,Os SE2)亲缘关系较近。此外,在大肠埃希菌BL21(DE3)中成功表达Pvf SE的重组蛋白。结论:克隆得到Pvf SE基因,并在大肠埃希菌中成功表达其重组蛋白,为进一步研究Pvf SE的功能和解析野三七中三萜皂苷生物合成途径奠定了基础。     

泡沫分离法提取竹节参总皂苷的工艺优选

目的:优选泡沫分离法提取竹节参总皂苷的工艺条件。方法:以富集比、纯度比、回收率为指标,对气泡大小、原料液温度、电解质质量浓度及pH等影响泡沫分离的主要因素进行考察,采用单因素试验优化泡沫分离法提取竹节参皂苷的工艺条件。结果:最佳提取工艺为气泡直径0.4～0.5 mm,温度65℃,pH 5.5,电解质NaCl摩尔浓度0.015 mol·L-1,总皂苷富集比2.1,纯度比2.6,回收率98.33%。结论:泡沫分离法分离竹节参总皂苷方法稳定可靠,产品收率高,为天然竹节参皂苷的开发利用提供实验依据。     

湖北麦冬、川麦冬及杭麦冬叶绿体基因组分析

目的:测定湖北麦冬、川麦冬及杭麦冬叶绿体基因组,分析其序列特征并完成特异性DNA条形码筛选。方法:通过高通量测序技术对湖北麦冬、川麦冬及杭麦冬叶绿体基因组进行测序、拼接及注释,利用生物信息学方法对叶绿体基因组结构特征及系统发育进行分析。结果:湖北麦冬的叶绿体基因组全长155 998 bp,鸟嘌呤与胞嘧啶(GC)总量37. 7%,成功注释出85个蛋白编码基因,37个转运RNA(tRNA)基因和8个核糖体RNA(rRNA)基因,检测到274个简单重复序列(SSR),编码亮氨酸的密码子数量最多,编码色氨酸的密码子数量最少;川麦冬叶绿体基因组全长156 078 bp,GC总量37. 8%,成功注释出85个蛋白编码基因,37个tRNA基因和8个rRNA基因,检测到265个SSR,编码亮氨酸的密码子数量最多,编码色氨酸的密码子数量最少;杭麦冬叶绿体基因组全长156 207 bp,GC总量37. 7%,成功注释出85个蛋白编码基因,37个tRNA基因和8个rRNA基因,检测到274个SSR,编码亮氨酸的密码子数量最多,编码色氨酸的密码子数量最少。结论:系统发育树显示,与川麦冬相比,湖北麦冬与杭麦冬的亲缘关系更近。湖北麦冬、杭麦冬及川麦冬非编码区变异程度均大于编码区,叶绿体基因组可作为山麦冬属及沿阶草属植物物种鉴定的超级条形码。     

基于稳定同位素技术的竹节参产地识别研究

目的 利用稳定同位素质谱测定6个产区的竹节参Panax Japonicus中碳、氮、氢、氧4种同位素比率。方法 采用基于机器学习分类器的线性判别法（LD）,高斯核支持向量机（SVM）和基于神经网络工具箱的模式识别反向传播学习算法（BPN）对竹节参的产地进行判别。结果 结果表明,稳定同位素碳（d¹³C）具有明显的地域特征,可有效地区分竹节参产地;LD法和BPN法均能区分6个产地的竹节参,判定准确率均达100%。结论 基于稳定同位素技术并结合LD和BPN法能有效进行竹节参的产地溯源。     

基于近红外光谱结合化学计量学方法的山里红产地溯源分析

目的 基于近红外光谱（near-infrared spectroscopy,NIRS）结合机器学习算法模型,建立山里红Crataegus pinnatifida var. major的产地溯源技术。方法 收集6个省份的91份山里红样本,采集其NIRS,应用多种机器学习算法,包括主成分分析（principal component analysis,PCA）、正交偏最小二乘法判别分析（orthogonal pmjartial least squares-discriminant analysis,OPLS-DA）、K-最近邻（K-nearest neighbor,KNN）、决策回归树（classification and regression tree,CART）、随机森林（random forest,RF）、朴素贝叶斯（naive bayes,NB）、线性判别分析（linear discriminant analysis,LDA）和神经网络（artificial neural network,ANN）算法,探讨适合山里红产地溯源的模型。结果 ANN模型的准确率和模型稳定性最优,可作为山里红产地识别的首选模型。结论 NIRS结合ANN模型是山里红产地溯源的有效手段,为山里红的产地溯源提供了科学参考。     

藏柴胡中三萜皂苷类成分的研究

该研究主要探究藏柴胡中的三萜皂苷类成分。采用大孔吸附树脂,MCI,硅胶,ODS,MDS柱色谱以及半制备高效液相色谱等分离纯化方法,从藏柴胡70%乙醇(含0.5%氨水)提取物中得到12个化合物。利用高分辨质谱、核磁共振等波谱手段鉴定其结构分别为柴胡皂苷b2(1),柴胡皂苷a(2),柴胡皂苷b1(3),柴胡皂苷d(4),hydroxysaikosaponin a(5),柴胡皂苷b3(6),柴胡皂苷c(7),柴胡皂苷i(8),柴胡皂苷f(9),chikusaikosidesⅡ(10),柴胡皂苷s(11),柴胡皂苷I(12)。12个化合物均属齐墩果烷型三萜皂苷类化合物,其中化合物1,3,5,8~9,11~12均为首次从该植物中分离得到。体外抗流感病毒实验表明在20μmol·L-1下,化合物2,4,6,8,11~12对流感病毒WSN33具有较明显抑制作用,其抑制率分别为91.3%,88.6%,53.4%,61.3%,77.3%,57.4%。     

七叶一枝花和滇重楼提取物的制备、表征及其体外溶血作用分析

目的:比较七叶一枝花和滇重楼提取物体外溶血作用强弱,探讨不同结构类型重楼皂苷的溶血作用特点。方法:采用75%乙醇对七叶一枝花和滇重楼根茎进行提取,采用大孔吸附树脂对各类物质进行富集,采用快速制备色谱技术对目标组分群进行定向制备,基于对照品对照和在线紫外吸收光谱对总取物、部位和组分进行化学信息表征,采用分光光度法测定各样品的溶血率。结果:根据质量浓度-溶血率曲线计算七叶一枝花和滇重楼总提物的50%溶血浓度分别为34.97,46.52 mg·L~(-1)。在2.5~10 mg·L~(-1)时,七叶一枝花部位中仅有70%乙醇洗脱部位(PPC-D)显示了较强溶血作用,滇重楼部位中70%乙醇和95%乙醇洗脱部位(PPY-D和PPY-E)均显示溶血作用。5.0,10 mg·L~(-1)时PPC-D的溶血率分别为78.00%和95.68%,PPY-D(PPY-E)的溶血率分别为31.86%和63.29%(15.82%和55.25%)。在2.5~5.0 mg·L~(-1)时,七叶一枝花的组分呋甾皂苷和薯蓣皂苷未显示溶血作用,偏诺皂苷组分在质量浓度为2.5,5.0 mg·L~(-1)的溶血率分别为5.89%和90.33%;滇重楼的呋甾皂苷组分同样未显示溶血作用,偏诺皂苷(薯蓣皂苷)组分在质量浓度为2.5,5.0 mg·L~(-1)的溶血率分别为0.51%和57.75%(4.29%和49.39%)。结论:七叶一枝花和滇重楼均具有溶血作用,其中七叶一枝花强于滇重楼;七叶一枝花溶血成分群主要为偏诺皂苷类,滇重楼溶血成分群为偏诺皂苷和薯蓣皂苷;两者呋甾皂苷均无溶血作用;总提物溶血作用强弱主要由其中所含偏诺皂苷和薯蓣皂苷类成分的绝对含量和相对比例来决定。