环境胁迫对药用植物苍术影响的研究进展

苍术的生态适宜性分析显示,生长在其道地产区茅山的苍术同时受到高温、高湿、营养缺乏等多种环境胁迫的作用;表明适度的环境胁迫作用可以促进苍术生长发育及次生代谢产物的积累,但过度的环境胁迫也会造成苍术根茎生物量下降、生长发育受抑制等不良影响。现综述了生物及非生物环境胁迫对药用植物苍术的形态建成、生理影响及次生代谢产物积累等方面的研究现状,旨在帮助人们了解药用植物苍术的抗逆生理机制及次生代谢产物积累的逆境机制,并为苍术的生态种植实施奠定理论基础。     

复合胁迫对药用植物次生代谢的影响及机制

大量研究显示药用植物在其道地产区的生长同时受到多种环境胁迫的共同作用。与单一胁迫相比,植物对2种或2种以上的复合胁迫具有独特的反应,不能直接从植物对每种单独的胁迫反应中推断出来。复合胁迫对植物的作用通常有协同、拮抗或独立3种类型。次生代谢在药用植物响应复合胁迫的过程中也起到了至关重要的作用,环境胁迫可以促使次生代谢产物积累,而在复合胁迫下,植物通过特异性的诱导次生代谢途径上关键酶基因的表达进而诱导次生代谢产物积累以抵御胁迫的侵害。植物在遭受复合胁迫的作用时,多种信号通路途径的相互作用,使得植物响应复合胁迫具有高度的复杂性。该文总结了复合胁迫对药用植物生理及次生代谢的影响,并探讨了相关的生理生化及分子作用机制,以期为提高药用植物的逆境适应能力、提升中药材质量提供理论依据,进一步优化药用植物的栽培。     

影响愈伤组织中次生代谢产物含量的因素研究进展

次生代谢产物是植物在长期进化过程中与生物和非生物因素相互作用的结果,在植物生长、发育和生理功能方面发挥着重要作用。药用植物的有效成分通常都是细胞次生代谢产物,其合成受环境等多种因素影响。利用愈伤组织培养获得目标产物,具有成本低、不受自然条件影响的优势。药用植物愈伤组织中次生代谢产物的积累量不仅受光照、温度、pH等环境因素的影响,而且,种质本身、植物生长调节剂和诱导子的使用亦会对其积累产生较大影响。该文就如何提高药用植物愈伤组织中次生代谢产物含量的影响因子进行综述,以期为进一步研究提供参考。     

茉莉酸通路参与Hpa1诱导的欧洲花楸细胞植保素生物合成

Hpa1是一种Harpin蛋白,可诱导植物的防御响应机制。以欧洲花楸悬浮细胞为材料,研究Hpa1粗提物(Hpa1 CE)对其次生代谢产物合成的影响以及茉莉酸(jasmonate,JA)信号通路是否参与相关信号的传导。结果显示,Hpa1 CE可诱导欧洲花楸细胞合成植保素,主要是异欧花楸素及其糖苷;Hpa1 CE处理使细胞内茉莉酸甲酯(Me JA)合成增加,同时细胞内异欧花楸素大量合成。向欧洲花楸细胞中同时添加Hpa1 CE和JA通路抑制剂salicylhydroxamic acid(SHAM),与Hpa1 CE组相比,细胞内合成的Me JA和异欧花楸素的量都大为降低。实时荧光定量PCR结果显示Hpa1 CE诱导后,JA通路中JAZ表达下调而myc2表达上调。因此Hpa1 CE处理导致欧洲花楸悬浮细胞建立了防御机制,茉莉酸通路参与了Hpa1 CE诱导的欧洲花楸细胞内植保素的生物合成。该研究首次从植物次生代谢的角度研究茉莉酸通路在植物防御机制中作用,为全面理解植物应激响应机制提供了线索。     

药用植物根形态建成低磷响应策略及其分子机制北大核心CSCD

低磷供应成为全球土壤共性问题,磷是植物生长必需大量元素之一,在细胞组成、物质与能量代谢以及信号转导等关键细胞功能发挥中起着重要作用。磷酸盐转运蛋白(phosphate transporter, PHT)编码基因在调节植物生长发育、根形态建成、次生代谢、激素响应以及调节磷素平衡方面起着重要作用。药用植物活性成分大多为次生代谢产物,因此揭示磷素调控与药用植物有效成分积累关系是药用植物关注焦点,特别是低磷胁迫对根类药材的根形态建成影响及其与激素响应的偶联调控作用密切相关。随着分子生物学的不断深入研究,药用植物也逐渐开始关注PHT对药用植物次生代谢的调控机制。通过对植物长期进化过程中适应低磷环境形成的一系列策略:改变根形态建成、抑制主根生长、形成簇根系并改变体内生理代谢等、低磷胁迫响应蛋白PHT及其调控网络;药用植物响应磷饥饿的表型生物学特征、关键基因及其响应机制进行综述,以期为药用植物“优质优形优价”的生态栽培提供理论依据。     

植物药材次生代谢产物的积累与环境的关系

许多植物药的活性成分是其所含的次生代谢物质,人工种植时其产量取决于初生产物的积累,质量取决于次生产物的积累。药材质量及有效性的基础是植物的次生代谢。次生代谢物质的产生是发育程度、组织分化及外界刺激因素通过影响生物合成基因表达而控制。对次生代谢产物在植株体内形成和积累的诱导有不同的诱导机制假说。但都认为环境胁迫时,次生代谢产物数量增加。次生代谢产物积累与生长环境条件需求方面存在矛盾,是药用植物种植的难题。     

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。     

欧洲花楸病程相关蛋白基因SaPR1-like的克隆及序列分析

目的:探究欧洲花楸类病程相关蛋白1(Sa PR1-like)在响应生物胁迫中的功能。方法:克隆得到了Sa PR1-like基因全长序列,并对该序列进行生物信息学分析;通过实时荧光定量聚合酶链式反应(PCR)方法检测Sa PR1-like在欧洲花楸悬浮细胞响应harpin蛋白胁迫后的表达特征。结果:克隆得到的Sa PR1-like基因包含1个完整开放阅读框,编码161个氨基酸。该编码蛋白质亲水性强且稳定,具有跨膜结构和信号肽,属于分泌蛋白。氨基酸序列比对分析发现,Sa PR1-like蛋白C端具有高度保守结构域[富含半胱氨酸的分泌蛋白、抗原5和致病性相关蛋白1肽段(CAPE)],推测其在欧洲花楸响应生物胁迫中发挥作用。harpin蛋白诱导欧洲花楸悬浮细胞24 h后,Sa PR1-like基因表达量显著提高。结论:克隆得到了欧洲花楸Sa PR1-like基因,并证明其在响应生物胁迫时表达和积累,可为进一步阐释欧洲花楸响应生物胁迫机制奠定基础和提供参考。     

植物次生代谢产物及相关酶的空间特异性分布研究进展

植物体对于次生代谢产物的合成和积累具有非常精准的空间调控网络,次生代谢产物因为其特定的生物学功能和同有的细胞毒性而积累在特定的部位,催化其形成的酶类也特异地分布在不同的器官、组织、细胞及细胞器中,阐述了植物次生代谢产物的功能与其空间特异性分布之间的关系,进而对植物次生代谢相关酶与次生代谢产物空间特异性分布之闸的关系,以及次生代谢途径相关酶类的器官、细胞及亚细胞定位的研究方法进行了论述.     

WRKY转录因子在植物干旱响应机制中的作用研究进展

WRKY转录因子是调控植物发育和应对外界胁迫刺激反应的主要调控因子,在植物抵御干旱过程中的作用至关重要.本文就近年来WRKY转录因子抵御干旱胁迫依赖的信号通路、干旱胁迫下其参与的植物生长发育和生理调控,以及对药用植物次生代谢产物的调控相关研究进行梳理,为进一步探讨植物的抗旱分子机制、培育耐旱品系,探索植物次生代谢产物的...     

新疆紫草2种悬浮细胞生长及紫草素类化合物积累的动力学研究

通过对新疆紫草Arnebia euchroma红白2种色系悬浮细胞的表型、生长曲线、次生代谢产物积累研究,用数学建模模拟新疆悬浮细胞的增殖和紫草素类化合物积累情况,研究新疆紫草悬浮细胞生长和次生代谢生产的动力学参数,发现红色高产系为针对紫草素类次生代谢产物生产的优良细胞株系,白色低产系可能为突变株系.用Logistic模型对生长函数进行拟合并求导数,得到新疆紫草悬浮细胞的生长速率及生长加速度变化曲线,确定了新疆紫草悬浮细胞继代培养最佳时期为继代到新鲜培养基中的第15天,给诱导处理的最佳时期为继代到新鲜培养基中后第13 ～14天.并且通过比较新疆紫草红色系细胞增长速率的变化趋势与紫草素类化合物积累曲线发现,新疆紫草悬浮7细胞红色系生物量快速增长时不利于紫草素的合成与积累.     

环境胁迫下次生代谢产物的积累及道地药材的形成

文章总结了环境对植物,特别是植物次生代谢产物积累影响的研究成果,并在介绍环境胁迫影响次生代谢产物积累的4种假说的基础上,分析了环境对道地药材形成的影响,指出逆境可能更利于中药道地性的形成,提出了道地药材形成的逆境效应理论,并初步探讨了环境胁迫影响药材道地性研究的思路和方法。     

药用植物在干旱胁迫下生长代谢变化规律及应答机制的研究进展

干旱胁迫对药用植物的生长发育﹑生理生化以及次生代谢具有显著的影响,它能够抑制药用植物的生长发育,但是会促进其分泌次生代谢产物。同时研究还发现药用植物能够利用ABA信号途径和分泌渗透物质来应答干旱胁迫,减少胁迫所带来的危害。该文综述了药用植物在干旱胁迫下的生长﹑生理生化变化﹑次生代谢和应答机制,以期为研究药用植物和干旱胁迫的关系提供参考。     

红花组织培养体系的建立及悬浮细胞中次生代谢产物的分析

红花作为一种常见的价值丰富的药用植物,近年来被广泛关注。为了建立更加稳定的红花组织培养体系,为红花中次生代谢产物的深入研究提供更加稳定、优质的实验材料。该研究以红花种子为基础,进行了愈伤组织的培养,然后分化成无菌苗,进一步通过悬浮培养得到了稳定的悬浮细胞系。并以此悬浮细胞系为实验材料,通过UPLC-Q-TOF-MS等技术手段定性分析了其中所含的次生代谢产物,及其在4种不同的诱导子(茉莉酸甲酯、硝酸银、水杨酸和酵母提取物)作用下的变化规律。该研究利用Progenesis QI软件在红花悬浮细胞中预测了黄酮、苯丙素、生物碱、有机酸和芳香苷类等23种同样存在于红花植物体内的次生代谢产物,并进行了PCA分析发现其中11种化合物的相对含量在诱导子的作用下发生了改变,不同诱导子对红花悬浮细胞中次生代谢产物的积累有着不同的影响,其中酵母提取物表现出相对明显的正向诱导作用。这些都为进一步研究红花的功能基因搭建了平台,也为将来寻找靶向诱导剂和实现一些有价值的次生代谢产物的大规模生产提供了可能性。     

形制之变(一)——新旧中医国家标准疾病部分异同解读

植物来源中药材的品质与药用植物的生长及次生代谢密切相关。bZIP转录因子作为基因表达的关键调控因子,在植物生长发育、生物及非生物胁迫应答、次生代谢过程中发挥重要作用,对提高药用植物抗性、促进有效成分积累具有重要意义和价值。已证实通过调控bZIP转录因子的表达可有效提高青蒿、人参、丹参等中药材的品质。在阐明bZIP转录因子生物学功能的基础上,探讨其对药用植物品质(形态特征、抗逆反应、次生代谢)的影响,展望其在中药材品质改良中的应用前景,为深入探究bZIP转录因子在药用植物生长发育及有效成分积累中的作用提供参考,为优质中药材的培育和生产提供依据。     

欧洲花楸及其悬浮细胞在植物抗逆性研究中的应用

欧洲花楸原产欧洲,为蔷薇科苹果亚科花楸属落叶乔木,是集药用、食用、园林和生态等价值于一身的珍贵树种,目前在我国部分地区已成功引种。欧洲花楸能够抵抗早霜、晚霜、低温、干旱、酸沉降等多种灾害。当其受到病原菌侵害时产生联苯类化合物作为植保素,其抗逆性特点被越来越多的学者所关注。目前已成功构建了欧洲花楸悬浮细胞培养-诱导子处理的系统研究模式,挖掘欧洲花楸的抗逆性特点及应用优势,使欧洲花楸及其悬浮细胞在植物抗逆性研究中能够得到广泛有效利用。     

基因调控技术提高药用植物细胞有效成分产量的研究进展

利用植物细胞培养技术生产具有重要经济价值的药用植物次生代谢产物为中药可持续发展提供了一条新的途径。然而,药用植物细胞培养过程中目的次生代谢产物的低产问题一直困扰着该技术的发展与应用,传统的克服这一问题的方法主要有优化培养条件、筛选高产细胞株等,大量的研究结果表明,通过上述途径无法从根本上解决植物细胞次生代谢产物的低产问题。近年来,随着基因工程等现代生物技术的发展,人们尝试利用基因调控手段来调节植物细胞的次生代谢,如采用关键酶基因调控技术、转录因子调控技术等从分子水平上解决药用植物细胞次生代谢产物的低产…     

欧洲花楸细胞悬浮培养生长动力学研究△

目的:探讨欧洲花楸悬浮细胞生长规律和动力学参数.方法:测定欧洲花楸悬浮细胞生物量及细胞悬浮液pH值变化;利用细胞鲜重和干重值对欧洲花楸悬浮细胞生长曲线进行拟合,用数学建模模拟欧洲花楸悬浮细胞增殖情况,并对拟合函数求一阶、二阶导数,求算欧洲花楸悬浮细胞生长速率及生长加速度.结果:欧洲花楸悬浮细胞液的pH值随培养时间增加而越来越大,培养时间到16 d,pH ＞6,不再适宜细胞生长;Logistic模型能够描述欧洲花楸悬浮细胞生长曲线变化.培养第5d时细胞增长加速度达到最大,在8d时生长速率达到最大,结论:欧洲花楸悬浮细胞生长函数符合logistic曲线,函数为f(x)=0.369 9/(1+10.77e-0.329 2x),细胞在14 d时进入增长平台期,在细胞生长至第5d时可进行诱导子处理.     

欧洲花楸细胞悬浮培养生长动力学研究

目的：探讨欧洲花楸悬浮细胞生长规律和动力学参数。方法：测定欧洲花楸悬浮细胞生物量及细胞悬浮液pH值变化;利用细胞鲜重和干重值对欧洲花楸悬浮细胞生长曲线进行拟合,用数学建模模拟欧洲花楸悬浮细胞增殖情况,并对拟合函数求一阶、二阶导数,求算欧洲花楸悬浮细胞生长速率及生长加速度。结果：欧洲花楸悬浮细胞液的pH值随培养时间增加而越来越大,培养时间到16 d,pH〉6,不再适宜细胞生长;Logistic模型能够描述欧洲花楸悬浮细胞生长曲线变化。培养第5d时细胞增长加速度达到最大,在8 d时生长速率达到最大,结论：欧洲花楸悬浮细胞生长函数符合logistic曲线,函数为f（x）=0.369 9/（1＋10.77e-0.329 2x）,细胞在14 d时进入增长平台期,在细胞生长至第5 d时可进行诱导子处理。     

真菌诱导子在药用植物细胞培养中的作用机制和应用进展

在药用植物细胞培养中,真菌诱导子被识别后,通过信号传导途径,引起植物基因表达发生变化,从而调节植物次生代谢产物合成途径中相关酶的活性,最终刺激植物发生防御反应,诱导特定次生代谢产物的生成和积累。因此,真菌诱导子对植物细胞培养的诱导途径主要包含信号识别、转导以及由信号转导介导的胞内应答。真菌诱导子在药用植物中的应用十分广泛,主要涉及到诱导生物碱、萜类、皂苷等天然产物的生成和积累。