药用植物连作障碍研究进展

中医是我国特有的传统文化和产业,优质中药材是关系国计民生的战略性资源.近年来随着国内外对中药材需求的日益增长,人工栽培药用植物的种类和面积大幅增加,由于耕地有限、种植条件及道地性等因素的限制,在药用植物集约化种植过程中,普遍存在严重的连作障碍问题,在以块根类入药的药用植物上表现尤为严重.目前连作障碍已经成为制约中药材产量和品质的关键因素,严重阻碍中药材规范化种植和产业化发展.从药用植物连作障碍危害、形成机理以及调控措施的最新研究进展进行总结,指出连作障碍问题主要是植物-土壤-微生物三者共同作用的结果,分析了当前药用植物连作障碍形成的3个主要原因,包括土壤养分亏缺和失衡、化感自毒作用以及根际微生态破坏导致土传病害加重.提出了连作障碍的调控措施,包括优良品系选育、土壤灭菌、建立合理的耕种制度、施用微生物菌肥,并对未来研究的方向和重点进行了探讨,以期为克服药用植物连作障碍的栽培管理提供科学参考.     

UV-C处理穿心莲转录组分析及穿心莲内酯合成相关基因挖掘

【目的】对紫外线C（UV-C）处理的穿心莲叶片进行转录组测序分析,挖掘穿心莲内酯合成相关基因,为深入探究穿心莲内酯合成相关基因的调控机制和生物学功能提供理论参考。【方法】选用生长60 d的穿心莲幼苗为材料,经UV-C照射2 h后,利用Illumina HiSeq二代测序平台进行转录组测序,并结合生物信息学软件和实时荧光定量PCR （qRT-PCR）对所得序列进行功能注释和相对表达水平验证,挖掘响应UV-C的穿心莲内酯合成相关基因。【结果】共注释到21545个穿心莲基因,有2137个基因呈显著差异表达模式,其中,1147个基因显著上调表达,990个基因显著下调表达。GO功能注释结果显示,UV-C处理造成了氧化胁迫,线粒体氧化磷酸化电子传递链的NADH脱氢酶基因上调表达。KEGG代谢通路富集结果显示,二萜类物质穿心莲内酯的前体（E,E,E）-香叶基香叶基二磷酸（GGPP）合成途径[甲羟戊酸（MVA）途径和2-C-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸（MEP）途径]差异表达基因显著富集。转录组测序结果和实时荧光定量PCR（qRT-PCR）检测结果均显示,MVA途径的4种合成酶基因HMGS（CXN00016849）、HMGR（CXN00000058）、MVK（CXN00002900）和MVD（CXN00004398）及GGPP合成关键酶基因FPS的表达量显著上调;MEP途径中,仅DXS（CXN00013302）的表达量显著下调。蛋白互作预测结果显示,2个途径中的差异表达基因编码蛋白之间存在互作,HMGS与CYP71家族成员之间,以及FPS1与UGT71、UGT73和UGT76之间的互作网络丰富。【结论】 UV-C照射调控穿心莲重要生命进程,其中,次生代谢、氧化磷酸化、光合作用等途径基因转录本的相对表达量呈UV-C特异性响应模式。合成穿心莲内酯前体GGPP的细胞质MVA途径基因显著上调表达,推测UV-C诱导穿心莲内酯合成的主要场所为细胞质。穿心莲MVA途径基因及CYP71、UGT71、UGT73和UGT76可作为穿心莲内酯合成途径研究的候选分子靶标。     

广藿香种质资源及栽培技术研究进展

广藿香为多年生芳香草本或半灌木植物,是我国著名的南药之一。通常以其干燥地上部分入药,具有芳香化浊、开胃止呕、发表解暑等功效,是多种中成药的重要原料。此外,以其提取的广藿香油是世界上医药工业和轻化工业的重要原料,经济价值高,应用市场前景广阔。广藿香为热带地区引入我国栽培,种质类型单一,遗传基础狭窄,资源极为有限。由于长期的自然环境和人工栽培的影响,广藿香种质产生了一些变异和分化,目前主要分布于我国广东、广西、福建和海南等南方省（区）,按照产地将其分为牌香、肇香、湛香和南香4种。广藿香在种植过程中,存在严重的连作障碍现象,且由于田间管理粗放,其产量和品质不稳定,受品种、产地、栽培技术等多方面因素影响。近年来,随着分子生药学的发展,其主要药用成分广藿香醇和广藿香酮的内在分子调控机制相关研究开展顺利,目前关于广藿香的研究大多集中在其有效成分的药效药理、生物合成及代谢调控方面,而对种质资源及栽培技术的系统性研究不足。优良的品种和高效规范的种植技术是药材产量和质量稳定的基础,为充分利用广藿香药材资源,进一步推广广藿香规模化和产业化发展,本文主要综述了广藿香的生物学特性、种质资源研究现状、栽培技术中的瓶颈及产业发展过程中存在的问题,指出了广藿香栽培过程中养分管理技术缺乏,连作障碍问题严重,提出要加强广藿香的繁殖技术和品种选育研究,积极推进广藿香的规范化种植,以期为广藿香的产业发展和开发利用提供参考。     

穿心莲全长转录组测序及特性分析

为从转录水平上解析穿心莲体内主要进行的生物进程及其分子机制,选取生长60天的福建漳州生产用穿心莲苗为材料,利用超长单分子测序技术测得其根、茎和倒三叶的全长转录组初始序列信息。对初始序列进行筛选、去冗余、校正、功能注释和基因结构分析。结果显示,穿心莲基因的功能主要富集于代谢途径、次生代谢产物合成途径及抗生素合成途径。bHLH、bZIP、MYB和WRKY等直接参与次生代谢的转录因子含量位居前10。穿心莲内酯前体合成途径基因出现可变剪切,主要为内含子保留。其中,有1个基因产生了6个可变启动子式的内含子保留mRNA亚型。总之,次生代谢是穿心莲的主要生物活性进程,相关功能基因可通过结合丰富的转录因子和进行高频的可变剪切参与其中。     

红脚艾蒿的转录组解析

[目的]利用高通量测序技术解析红脚艾(Artemisia rubripes Nakai)的转录组信息特征.[方法]通过高通量测序平台Illumina HiSeq 2500对红脚艾进行转录组测序,通过Trinity软件de novo组装获得Unigene,并基于序列同源性对Unigene进行功能注释,得到红脚艾的转录组信息.[结果]测序数据经过质控后共获得24126043条高质量的reads,通过de novo组装获得173093个转录本,对组装的转录本去冗余后共获得85991个Unigene,平均长度为616.87 bp,N50为925 bp.共有47216个Unigene在NR、KEGG、COG、KOG、GO数据库获得功能注释,40802个Unigene在NR数据库注释,显示红脚艾与向日葵(Helianthus annuus)的单基因匹配率最高,16846个Unigene被KEGG数据库注释到130条代谢途径中,26171个Unigene被注释到25个KOG功能分类中,23203个Unigene被GO注释到生物过程、细胞组成和分子功能三大类51个功能分类,12810个Unigene被注释到25个COG功能分类中.[结论]利用高通量测序技术获得了红脚艾转录组信息特征,这些数据将为后期开展功能基因鉴定、解析化合物次生代谢途径及其调控机制奠定研究基础.     

动植物环状RNA研究进展与展望

为促进植物环状RNA(Circular RNAs)的研究进程,利用文献综述法检索近三年(2018—2020)发表的环状RNA文献,从功能发挥、研究手段及应用前景等方面分别对动物和植物环状RNA的研究进展进行整理讨论。结果表明:环状RNA可作为竞争性内源RNA与microRNAs(MiRNAs)特异性结合,间接调控蛋白表达水平。其还可调节来源基因的转录效率、滚环式翻译多肽及作为蛋白支架调控细胞进程。截止目前,临床有关环状RNA的研究最为深入;经过潜在诊断、预断和治疗方法评估后,环状RNA有望成为诊疗疾病的生物标志物。而植物环状RNA在不同生长发育阶段、激素刺激及逆境胁迫等条件下也展现出丰富的差异表达模式,初步体现其功能的多样性。但与动物环状RNA的研究深度相比,植物环状RNA研究还处于兴起阶段,与植物环状RNA相关的数据库和分析工具还有待开发。综上,本文重点评述动植物体内不同类型环状RNA在生成机制、剪切识别位点、功能发挥及应用潜力上的特异性和同源性,讨论动植物环状RNA研究存在的主要问题并对深入开展植物环状RNA研究进行展望。     

奶牛泌乳调节剂研发SWOT分析

目前我国奶牛平均单产奶量仅为4 100 kg·年-1,乳蛋白质率为2.95％～3.0％,而世界奶牛平均单产能达到5 500 kg·年-1,乳蛋白质率为3.2％～4.0％.奶牛单产水平和乳蛋白质含量低成为制约我国奶牛养殖业发展的重要问题,提高奶品质和产奶量是奶业重大行业问题和技术瓶颈,这就为奶牛泌乳调节剂的研发提供了市场前景.奶牛泌乳调节剂是将活性益生菌发酵液应用于奶牛饲料中而制得的低相对分子质量发酵肽,是一种益生菌添加剂.为研究奶牛泌乳调节剂的研发前景,采用SWOT分析方法,从优势、劣势、机遇、威胁4个方面对产品发展环境进行分析.     

药用植物穿心莲研究进展

穿心莲为传统大宗中药材,爵床科,以地上部分入药,可抗菌和抗病毒,主要产自我国华南地区,是规模化种植水平较高的南药品种之一。穿心莲体内发挥主要药效的化合物为二萜类内酯和黄酮类物质,二者也是多种中成药的原料之一,可作为兽药的主要成分。穿心莲的临床作用为保肝利胆、清热解毒和抗菌消炎等,有"中药抗生素"之称。学者对穿心莲的研究大多集中在其体内二萜类内酯的药理活性上。随基因组数据库的成功注释,其药用成分生成等内在分子机理的相关研究将得以顺利开展。穿心莲品质不稳定,体内有效活性成分含量受品种、产地、栽培技术、收获时间和加工技术等多方面因素影响。作为一类植物源抗生素,规范化种植穿心莲带来的应用前景将十分广阔。从穿心莲的药理活性、活性成分代谢、种质资源评价、创新与利用等方面进行总结,以期为后续有关穿心莲的开发利用提供参考。     

中草药脱毒技术研究进展

中草药是中医药产业可持续发展的物质基础,对推动社会经济的全面发展具有重要意义.优良种苗是中草药标准化生产和高效种植的基础,也是中药农业的重要组成部分.在中草药农业生产上,病原菌或病毒的侵染是导致中药材产量和品质降低的主要原因之一.特别是无性繁殖的中草药品种,在自然环境中长期经受各种病菌或病毒的重复传染而影响光合作用效率导致种苗的生长势变弱,种性退化,种植效益降低.而使用植物脱毒技术培育的种苗可有效避免病菌或病毒的传播积累,获得健康种苗,具有重要应用价值和商业前景.植物脱毒技术是一项现代生物技术,大多是基于植物组织培养技术,植物脱毒技术的利用,促进了果树、作物良种的推广,给农业带来一场新的技术革命.利用植物脱毒技术培育健康中草药种苗,达到提纯复壮,增强中草药种苗的抗性,也促进中药材种业的发展.综述了植物脱毒的技术方法及其在中草药种苗上的研究进展与应用现状,同时对利用植物脱毒技术开展中草药健康种苗的标准化生产进行探讨,以期为中草药种业的持续发展提供参考.     

大豆GmGLP10基因的克隆及生物信息学分析

通过PCR的方法从大豆抗菌核病品种Maple Arrow中克隆得到Gm GLP10基因,生物信息学分析结果显示Gm GLP10蛋白由213个氨基酸组成,具有一个糖基化位点和多个磷酸化位点,为胞外分泌蛋白。通过对Gm GLP10基因起始密码子上游1 500 bp序列进行顺式作用元件分析,预测Gm GLP10启动子上具有多个与激素和防御胁迫应答相关的顺式作用元件。进化树分析结果表明,Gm GLP10与多个生长素结合蛋白进化距离较近,推断其可能具有相似的功能。Gm GLP10基因在菌核病菌胁迫下的转录本丰度的变化结果表明在菌核胁迫处理后Gm GLP10基因表达量上调明显。Gm GLP10可能作为生长素结合蛋白参与调控大豆的生长发育与抗病防御应答反应。