丹参和藏丹参毛状根MYB和bHLH转录因子基因表达差异研究

为了筛选参与丹参次生代谢的MYB和bHLH转录因子,选取47个MYB转录因子和47个bHLH转录因子基因进行分析。采用实时荧光定量PCR的方法,比较藏丹参和紫花丹参毛状根MYB和bHLH的基因表达差异。结果表明:4个MYB和6个bHLH在藏丹参中高表达,24个MYB和15个bHLH在丹参中高表达,19个MYB和26个bHLH在两种材料中表达差异不明显。这些差异表达基因可能与藏丹参高丹参酮和迷迭香酸积累以及低丹酚酸B积累有关。这为进一步研究藏丹参和紫花丹参次生代谢差异机制奠定了基础。     

偏肿革裥菌降解木质素关键基因挖掘

通过对白腐菌偏肿革裥菌(Lenzites gibbosa)在木质和非木质环境下的转录组进行测序,从而预测和筛选出L.gibbosa与木材降解有关的基因。采用高通量测序技术对木屑和非木屑处理条件下的菌丝样本进行转录组测序。利用eggNOG、GO等数据库注释方法对转录本进行比较分析,预测和筛选出L.gibbosa与木材降解有关的基因。L.gibbosa转录组测序两组试验组分别设置3个生物学重复样本,共得到6个样本42.71 Gb Clean Data,各样品Clean Data平均达到7.11 Gb,各样品的Reads与参考基因组的比对效率在88.51～91.37%。差异表达分析得到差异表达基因1 120个,其中上调370个,下调750个。差异基因被注释到GO数据库的有493个,注释到eggNOG数据库的有857个。eggNOG分析表明,差异基因表达多聚集在翻译后修饰、蛋白质折叠、蛋白分子伴侣;碳水化合物的运输和代谢;能量产生和转化;次生代谢产物的生物合成、运输和分解代谢等功能分类下。GO分析表明,显著性富集与频率较高的生物过程是氧化还原过程、氧化还原酶活性和木质素代谢过程。L.gibbosa降解木材与木质素分解代谢过程(GO:0046274)、氧化还原过程(GO:0055114)和氧化还原酶活性(GO:0016491)等3个基因本体功能类目密切相关。根据基因功能注释的结果得到7个与白腐菌降解木质素相关的重要差异表达基因。     

芋不同组织淀粉生物合成和代谢相关基因的差异表达分析

【目的】开展芋（Colocasia esculenta）不同组织的转录组试验,为芋基因功能和代谢调控网络的分子机制研究提供基因资源。【方法】采集播种90 d的荔浦芋1号芋球茎、叶片、叶柄和根进行生理检测和转录组测序,对不同组织的差异表达基因（DEGs）进行GO和KEGG功能富集分析,并对淀粉生物合成和代谢相关基因进行发掘和表达模式分析。【结果】芋球茎的淀粉和可溶性糖含量分别为134.85和23.92 mg/g,在4种组织中含量最高。转录组测序共获得85.41 Gb Clean data,与参考基因组比对效率为90.30%～92.56%,共33828个基因获得功能注释。不同组织间DEGs数量为5625～10562个。球茎与根、叶片和叶柄的比较组中,在生物过程中分别富集到与淀粉生物合成和代谢相关的GO功能2、5和5个;KEGG富集分析显示,在淀粉和蔗糖代谢途径分别富集到146、161和126个DEGs。通过富集分析发掘涉及淀粉生物合成和代谢相关DEGs共82个,其在4种组织中呈不同表达模式,其中ADP-葡萄糖焦磷酸化酶基因（AGPase基因）（Taro＿004018和Taro＿026553...     

2022 年 3 期目录

  目的  木棉是我国南方地区重要的观赏植物,研究不同时期花蕾和花朵的花瓣基因表达差异,揭示花色变异的遗传调控机制,为建立花色定向育种技术提供科学依据。  方法  以木棉不同发育时期深红色花和黄色花的花瓣为研究对象,利用Illumina HiSeqTM 4000开展转录组测序;分别采用DESeq2和Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes（KEGG）数据库进行差异表达基因鉴定和通路富集分析。  结果  测序共获得75 190个单基因,4 772个单基因能被公共数据库注释;基因功能富集分析显示,基因主要富集在基本功能预测、信号转导机制和转录后修饰、蛋白折叠、分子伴侣等通路。共获得不同时期差异表达基因10 397个,显著富集在29个生物学通路,主要包括光合作用、代谢和植物激素信号转导通路等。其中,参与苯丙烷生物合成通路的差异表达基因有72个,参与类胡萝卜素、黄酮类生物合成通路和苯丙氨酸代谢通路的差异表达基因分别为25个,这些通路和基因均与花青素的生物合成相关;另有4个差异表达基因显著富集在甜菜碱的生物合成通路中。qRT-PCR数据验证了转录组数据的可靠性。  结论  （1）光合作用、代谢、植物激素信号转导、黄酮类生物合成、苯丙烷生物合成、苯丙氨酸代谢及能量代谢等通路相关基因可能参与花瓣的发育过程。（2）黄酮类生物合成通路相关基因在深红色花发育的花蕾中期与花朵期显著高表达,可能是花色呈现红色的主要原因。（3）类胡萝卜素生物合成通路的关键合成酶基因的部分家族成员在黄色花发育的花蕾期和花蕾中期显著高表达,可能是导致花色呈现黄色的主要原因。      

丹参酮ⅡA和丹酚酸B在丹参根组织中的分布特征研究

对生长在粘土、沙土和马骨石土上1~2年生丹参不同根组织的分析表明,丹参酮ⅡA主要分布在木栓层,丹酚酸B分布在木质部和韧皮部.1年生丹参根木栓层的丹参酮ⅡA含量较2年生丹参为高,而1年生丹参根木质部和韧皮部中的丹酚酸B含量与2年生丹参没有显著差异.粘土地栽培丹参根中的丹参酮ⅡA含量较沙土、马骨石土地栽培丹参为高,但不同类型土壤上丹参根中丹酚酸B含量的差异不显著.     

紫花丹参和白花丹参不同部位有效成分的分布特征

【目的】探讨紫花丹参、白花丹参中根、茎、叶、花等部位有效成分的分布特征。【方法】采用紫外分光光度法、NaNO2-AlCl3-NaOH法和Folin-Ciocalteu比色法测定紫花丹参、白花丹参中根、茎、叶、花等部位的总丹参酮、总黄酮、总酚酸含量,采用高效液相色谱法(HPLC)测定丹参酮ⅡA、丹参素钠、原儿茶醛和丹酚酸B的含量。【结果】总丹参酮、总黄酮、总酚酸含量在紫花丹参和白花丹参的根和叶中均较高,而在茎中较低。其中紫花丹参叶部总丹总丹参酮、总黄酮、总酚酸含量分别比茎部高2.5倍、3.8倍和3.5倍。白花丹参叶部这3类成分含量分别比茎部高2.4倍、1.8倍和1.9倍。紫花丹参和白花丹参的地上部均未检测出丹参酮ⅡA;但含有与根部相同的丹参素、原儿茶醛和丹酚酸B等3种水溶性成分,且在叶中含量较高。【结论】除根以外,丹参叶部各活性成分的含量均较高,可作为提取丹酚酸等的原料。此外,白花丹参多数部位有效成分含量高于紫花丹参,是值得进一步开发利用的种质资源。     

转录组测序法研究草珊瑚叶和根的基因差异表达

【目的】从基因表达的水平,初步分析草珊瑚叶和根之间次生代谢差异的分子机制,为二者之间临床疗效差异形成的分子机制分析提供信息。【方法】以福建省福州市的草珊瑚作为样品,采用Illumina HiSeq TM高通量测序技术测定草珊瑚叶和根的转录组,然后经过滤和Trinity组装,得到的unigenes再通过blast与Nr、Nt、Pfam、KOG、Swiss-Prot、Kegg和GO进行比对注释,并对叶和根的基因差异表达进行分析,尤其是对KEGG代谢通路富集的差异基因进行分析。【结果】转录组测序结果共获得0.4亿多个clean reads,经Trinity组装后共得到508 271个unigenes,其平均长度为740 bp,最大长度为17.3 kb。基于blast分析,共有148 561个unigenes在七大功能注释数据库中得到成功注释,占总基因数的58.80%。在分析基因表达水平差异时,发现草珊瑚叶和根的共同基因有93 127个,叶和根的差异基因分别为36 327个和52 268个;同时还发现在29 732种不同表达的unigenes中,有12 511个上调基因和17 221个下调基因;代谢相关KEGG具有显著差异的通路有淀粉和蔗糖代谢、苯丙烷类生物合成、乙醛酸和二羧酸代谢、光合生物的固碳作用、吞噬体、谷胱甘肽代谢、光合作用、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢、倍半萜类和三萜类生物合成、卟啉和叶绿素代谢、氮素代谢、昼夜节律-植物、光合作用-天线蛋白、芪类、二芳基庚酸和姜酚生物合成、不饱和脂肪酸生物合成、柠檬烯和蒎烯降解、类胡萝卜素生物合成、二萜类生物合成、类黄酮生物合成、脂肪酸延伸等。其中与药效密切相关的次生代谢通路苯丙烷类、倍半萜类和三萜类、二萜类、类黄酮类生物合成等途径分别有193个、82个、40个、35个差异表达基因,而上调倍半萜合酶、ent-kaur-16-烯合酶、黄酮醇合酶/黄烷酮3-羟化酶等基因和下调8-羟基香叶醇脱氢酶、vinorine合酶、角鲨烯合酶等关键酶基因差异显著。【结论】草珊瑚叶和根中苯丙烷类、倍半萜类和三萜类、二萜类、类黄酮次生代谢途径的相关基因差异最为显著,其中差异显著的关键酶基因可为分析其叶和根之间次生代谢差异的分子机制提供重要信息。     

半番鸭与番鸭精巢组织差异表达转录组测序分析

【目的】研究半番鸭与番鸭精巢组织转录组差异表达基因,为进一步阐明半番鸭不育的遗传机制奠定理论基础。【方法】利用转录组测序方法对半番鸭和番鸭的精巢组织进行研究,筛选其差异表达基因,并对其功能进行注释和荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,QRT-PCR)验证。【结果】测序共获得43.84Gb Clean Data,组装后共获得193 535条Unigene。DESeq分析发现3 597个基因在两个鸭品种间差异表达,其中上调基因1 194个和下调基因2 403个,包括与生殖功能相关的基因,如成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor,FGF)、蛋白激酶A(protein kinase A,PKA)、丝裂原活化蛋白激酶7(mitogen-activated protein kinase 7-like,partial,BMK)、生长因子受体结合蛋白2(growth factor receptor-bound protein 2,GRB2)、c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)和肿瘤坏死因子受体超家族成员6(tumor necrosis factor receptor superfamily member 6,FAS)等。GO(gene Ontology)分析发现382个差异基因获得功能注释,其中97个基因涉及发育繁殖生物学过程。KEGG(kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)通路分析表明差异表达基因共富集到50条信号通路中,其中17个通路显著富集,包括丝裂原活化蛋白激酶信号转导通路(mitogen-activated protein kinase signaling pathway,MAPK)、甘油酯代谢(glycerolipid metabolism)以及钙信号途径(calcium signaling pathway)信号通路等,与生殖功能密切相关的有促性腺激素释放激素信号通路(gonadotropin releasing hormone(Gn RH)signaling pathway)和MAPK信号转导通路。经QRT-PCR验证,差异基因表达变化模式与转录组测序结果一致,测序结果可靠。【结论】在转录组水平上筛选出半番鸭和番鸭精巢组织差异表达基因,揭示了Gn RH和MAPK信号通路在鸭的生殖活动中发挥了重要作用,为进一步探索半番鸭生殖系统的分化机理提供可靠的参考依据。     

丹参酮生物合成分子调控机制的研究进展

丹参Salvia miltiorrhiza是中国的一种传统中草药,对心脑血管疾病的预防和治疗效果显著。由于丹参药用原材料需求量大,其品质越来越受到重视。丹参酮为丹参主要药效成分之一,如何利用最新研究成果进行创新以提高丹参药材的品质是当下研究的热点。论文围绕丹参酮生物合成相关基因和转录调控因子的克隆与功能研究、诱导子促进丹参酮代谢合成的分子机制等方面最新研究展开综述;同时总结了以往研究中存在的问题,并结合自身研究对研究前景进行分析后指出:为了从分子水平上全面阐明丹参酮生物合成的分子调控机制,后续研究应首先围绕丹参酮代谢合成关键调控因子可变剪接的挖掘与分子机制解析;其次是非编码核糖核酸（RNA）在丹参酮代谢合成过程中的调控作用研究;最后是丹参酮合成生物学的探索性研究。     

不同发育时期核桃内果皮的差异代谢物分析

为探明核桃内果皮发育过程中代谢物的变化和木质化发育规律,以不同发育期的‘赞美’核桃内果皮为材料进行了代谢物测定,同时结合转录组信息,研究不同发育时期核桃内果皮中代谢物质的变化及相关基因的转录与表达。结果表明:不同发育期核桃内果皮中代谢物具有显著差异。通过高效液相色谱-质谱联用(UPLC-MS)对样品进行检测分析共鉴定出7 837个代谢物,对其进行筛选后,共得到2 633个差异代谢物,包括核苷酸及其衍生物、脂质、酚酸、氨基酸及其衍生物、生物碱、糖苷、有机酸、木脂素、黄酮类等,被注释到35个代谢通路中,其中玉米素生物合成、组氨酸代谢、核黄素代谢、硫胺素代谢、苯丙氨酸和酪氨酸及色氨酸生物合成通路最显著;硫代葡萄糖苷生物合成、嘌呤代谢、卟啉和叶绿素代谢和苯丙烷类生物合成通路富集到最多差异代谢物。花后45 d时,大部分的差异代谢物的含量较花后20 d时降低。转录组与代谢组联合分析发现,二者具有22个相同的代谢通路,包括玉米素生物合成通路等;激素代谢相关通路和苯丙烷生物合成相关通路中差异代谢物变化与酶编码基因的表达情况一致。核桃内果皮代谢物分析为揭示内果皮发育规律,提高其利用价值提供了理论依据。     

丹参生长发育特性研究

[目的]为了掌握丹参生长发育特性,提高其药材质量和单位面积产量。[方法]通过对丹参生长发育过程中农艺性状调查,并对根中有效成分总丹参酮、丹参酮ⅡA和丹酚酸B含量的测定,研究丹参生长发育及其不同时期根中有效成分含量的变化。[结果]丹参根与根茎鲜重、茎叶鲜重、主根长、主根径、株高、茎粗等9个农艺性状之间存在显著的相关性;丹参根的有效成分含量在生殖生长期高于营养生长期;丹参根中总丹参酮、丹参酮ⅡA、丹酚酸B含量总的变化趋势呈“低、高、低”的特征,均在7月中旬达到最高。[结论]得出了在丹参根药用成分最高时采收的时期。     

不同前茬作物对丹参产量与质量的影响

为考察不同前茬作物对丹参产量和质量的影响,观察丹参药材性状和病害情况,用重量法测定丹参醇浸出物和水浸出物含量,用HPLC法测定丹参酮ⅡA和丹酚酸B的含量。结果表明：不同前茬作物丹参药材的产量、病害、浸出物含量、丹参酮ⅡA和丹酚酸B的含量均有一定差异,以玉米、红薯、花生为前茬作物的丹参药材的质量优于以丹参和棉花为前茬作物的丹参药材的质量。     

丹参主要农艺性状与丹参酮ⅡA、丹酚酸B的相关性及通径分析

采用田间小区试验,对27个丹参品系的形态学性状与丹参酮ⅡA、丹酚酸B的含量进行相关性及通径分析。结果表明,丹参酮ⅡA含量与花轮数、根条数呈显著正相关。丹酚酸B含量与分枝数呈显著正相关,与花枝数呈极显著正相关。可见,花轮数、根条数和分枝数可作为高丹参酮ⅡA和丹酚酸B含量丹参品种选育的重要指标。     

控制生殖生长对丹参根有效成分含量的影响

[目的]为了探讨控制生殖生长对丹参根有效成分含量以及单株根的干物质积累动态变化的影响。[方法]2004年9月-2005年12月的田间试验中,采取全部摘除花序处理控制丹参根的生殖生长,每10 d摘一次。不作任何处理的为对照。采用紫外分光光度法和高效液相色谱法等测定摘除花序后丹参根总丹参酮、丹参酮IIΑ和丹酚酸Β含量以及单株干鲜重。[结果]除7月外,其余各月控制生殖生长丹参根总丹参酮、丹参酮IIA、丹酚酸B的含量,单株鲜重和折干率均比对照显著增加。11月摘花序后丹参根总丹参酮、丹参酮IIA、丹酚酸B的含量、单株鲜重和折干率分别比对照增加提高28.12%、15.49%、9.78%、22.82%和34.12%。[结论]该研究为丹参规范化栽培提供了理论依据。     

栽培与野生丹参根解剖结构比较研究

研究了栽培与野生丹参根的解剖结构.结果表明,在解剖横切面上,栽培与野生丹参根的周皮、韧皮部、木质部具有显著差异.栽培丹参根的周皮细胞层数少、色淡,韧皮部与木质部比值小,而野生丹参根的周皮细胞层数多、颜色重,韧皮部与木质部比值大.     

干旱胁迫下AM真菌对丹参生长和养分含量的影响

以非灭菌土(农田土∶沙=2∶1)为生长基质,采用盆栽试验,研究了在土壤相对含水量为75%、50%和25%条件下接种 AM真菌对丹参(Salvia miltiorrhiza Bge.)生长和养分含量的影响.结果表明:干旱胁迫显著抑制了菌根侵染率并降低了植株生物量.不同土壤含水量下,接种 AM 真菌提高了丹参根系菌根侵染率...     

白花丹参最佳采收期研究

以山东道地药材白花丹参为试材,研究了其不同生长时期地上部与地下部干物质积累、主要有效成分(丹参酮ⅡA和丹酚酸B)含量的变化规律,综合考虑地下部干物质重与有效成分含量最大化两因素,明确白花丹参的最佳采收期为11月上旬。     

不同揭膜方式对丹参产量与品质的影响

研究了丹参地膜覆盖栽培过程中3种揭膜方式对丹参根部产量及品质的影响,旨在为丹参规范化种植提供依据。结果表明,不同揭膜方式对丹参产量的影响显著,以丹参返青后完全揭除地膜处理的丹参根产量最高,达到10015.5kg/hm2,比不覆盖地膜的处理增加了38.3%,比完全不揭除地膜的处理增加了近2倍;不同揭膜方式对丹参活性成分含量的影响有明显差异,以丹参返青后完全揭除地膜处理丹参根的活性成分含量最高,丹参酮ⅡA含量在9月份达到最高值,为0.4571%,丹酚酸B在7月份达到最高值,为6.4223%,总丹参酮在9月份达到0.9842%。在丹参苗期采取地膜覆盖,返青后及时揭除地膜,可以提高丹参的产量与品质。     

河南产丹参适宜采收期初探

为探究河南产丹参的适宜采收时期,测定了河南产丹参不同采收期根干质量、丹参酮ⅡA含量和丹酚酸B含量以及这2种有效成分的产量。结果显示,嵩县、伊川、方城3个种源的丹参中丹参酮ⅡA和丹酚酸B含量均在7月份达到最高,而丹参根干质量均在11月份达到最大,丹参有效成分含量最大的时间和丹参产量最高的时间不重叠。这3个种源丹参的丹参酮ⅡA和丹酚酸B产量(根干质量×有效成分含量)从3月到11月均逐渐增加,并在11月达到最大。采收时间对河南产丹参的2个有效成分含量、根干质量及有效成分产量均有较大影响。综合考虑,以丹参有效成分产量为标准,确定河南产丹参的适宜采收期为11月。     

干涉丹参SmORA1对植物抗病和丹参酮类次生代谢的影响

【目的】乙烯响应因子（ethylene response factor,ERF）是植物特有的一类转录因子,普遍参与植物各类胁迫反应。前期从药用植物丹参（Salvia ）中筛选得到了一条与长春花（Catharanthus roseus）中CrORCA3高度同源的ERF转录因子编码基因（命名为SmORA1）。论文旨在通过干涉丹参SmORA1的表达,进一步明确SmORA1在植物抗病反应与丹参酮合成代谢调控中的作用miltiorrhiza侵染后转基因株系中丙氨酸解氨酶（phenylalnine ammonialyase,PAL）、过氧化氢酶（catalase,CAT）、超氧化物歧化酶（ superoxide dismutase,SOD）等抗性相关酶活性和还原型谷胱甘肽（glutathione, GSH）、脯氨酸（proline,Pro）、丙二醛（malondialdehyde,MDA）含量等抗性相关生理指标的变化;采用HPLC法考察干涉SmORA1表达对二氢丹参酮、隐丹参酮和丹参酮ⅡA等丹参酮类次生代谢物含量的影响;采用实时定量PCR考察干涉SmORA1对丹参株系抗性基因和丹参酮合成相关关键酶基因表达的影响。【方法】扩增SmORA1基因片段,构建SmORA1基因干涉载体pk-ORAi并采用农杆菌介导的叶盘转化法转化丹参,经抗生素抗性筛选和PCR鉴定获得阳性转基因丹参植株;采用分光光度法或酶联免疫方法检测立枯丝核菌（Rhizoctonia solani）。【结果】经抗生素和PCR筛选获得了11个阳性株系,进一步采用实时定量PCR分析得到3个SmORA1表达显著下调的转基因株系（RNAi-11、RNAi-18、RNAi-22）,干涉效率达到80%以上。立枯丝核菌对丹参植株有明显的致病力,可以有效诱导丹参发病;其侵染后,SmORA1-RNAi转基因株系病情指数显著高于野生型（WT）和空载（VK）对照株系,病情更严重;SmORA1-RNAi转基因株系中的MDA含量显著高于WT和VK对照株系,说明干涉SmORA1的丹参株系抗衰老能力显著下降;植物抗性相关的PAL、CAT和SOD等酶活性以及GSH和Pro等物质含量显著低于对照株系,说明干涉SmORA1的丹参株系抗病性也呈现明显减弱;进一步研究发现SmORA1-RNAi转基因株系中抗病性相关蛋白编码基因SmPDF1.2、SmSTH-2和SmPR-10的表达量明显低于对照株系。采用HPLC方法分析发现,丹参SmORA1干涉株系中丹参酮ⅡA和隐丹参酮含量显著下降;同时采用实时定量PCR检测分析,发现丹参SmORA1干涉株系中丹参酮合成途径关键酶基因SmHMGR1、SmHMGR2、SmGPPS、SmGGPPS1和SmGGPPS3等表达显著下调,说明SmORA1可能通过调节SmHMGR1、SmHMGR2、SmGPPS、SmGGPPS1和SmGGPPS3等丹参酮合成途径关键酶基因的表达参与丹参酮类化合物的合成调控。【结论】丹参SmORA1参与了丹参抗病反应,而且与丹参酮类次生代谢物质的合成密切相关。