植物次生代谢基因簇研究进展

类似于原核生物的操纵子,在真核生物（如酵母、真菌、昆虫等）基因组中也出现了彼此功能相关的非同源基因成簇存在的现象。这些基因形成基因簇,可参与多种次生代谢途径。近年来,植物中也发现了越来越多的参与次生代谢产物合成的基因簇,它们已成为植物生物学研究的热点。本文总结并分析了植物中已鉴定的次生代谢基因簇。这些基因簇存在于玉米（Zea mays L.）、水稻（Oryza sativa L.）、拟南芥（Arabidopsis thaliana（L.） Heynh.）、番茄（Solanum lycopersicum L.）等植物的基因组中,分别参与合成苯并噁唑嗪酮类、萜类和生物碱类等次生代谢产物。本文通过解析这些基因簇的组成及结构特点,对其特征进行总结,探讨了基因簇形成的分子机理及其调控机制,对植物次生代谢基因簇在合成生物学及代谢工程学中的研究方向和应用前景进行了展望。     

药用与食用黄精次生代谢产物差异分析及改善胰岛素抵抗的活性成分与作用机制研究CSCD

本研究以药用黄精与食用黄精为研究对象,分析其次生代谢产物差异,并对差异成分中改善胰岛素抵抗(IR)的潜在活性成分与作用机制进行预测分析及验证。采用UHPLC-ESI-MS/MS广泛靶向代谢组学技术检测药用与食用黄精次生代谢产物;将差异代谢物相对含量变化前十且上调的化合物进行改善胰岛素抵抗的网络药理分析,并进行分子对接验证;选取HepG2细胞,运用高糖培养基和高浓度胰岛素联合诱导胰岛素抵抗模型进行细胞实验验证。结果从药用与食用黄精样品中共鉴定出319个成分,其中差异成分106个。PCA及HCA聚类分析结果表明药用与食用黄精次生代谢产物含量存在明显差异。网络药理分析表明,异鼠李素、野漆树苷、异野漆树苷等5个上调化合物与IR疾病靶点相重合,交集靶点59个,主要涉及PI3K-Akt、mTOR、VEGF等信号通路。分子对接验证表明异鼠李素、野漆树苷、异野漆树苷与核心靶点PI3K、AKT1、VEGFA、mTOR、AMPK对接良好,其结合能均≤-20.9 kJ/mol。细胞实验验证发现,异鼠李素可以显著提高HepG2细胞IR模型葡萄糖消耗量(P<0.01),使PI3K、AKT1蛋白表达水平升高,VEGF、mTOR蛋白表达水平降低。研究结果对了解药用与食用黄精次生代谢产物差异、完善黄精品质评价方法以及改善IR潜在活性成分的筛选具有重要的意义。     

药用植物内生真菌的多样性及生物功能研究进展

药用植物内生真菌资源丰富,其代谢产物常具有抗肿瘤、抗氧化、抑菌等作用,能产生药用植物生长调节物质及与宿主相同或类似的次生代谢产物,从而成为近年来的研究热点。本文对药用植物内生真菌的分离鉴定、多样性、生物活性及生物学功能等方面进行综述,以期为今后筛选及利用有效的药用植物内生真菌奠定基础。     

菌物生药学——一个充满生机的边缘学科

菌物生药学是一门新兴的边缘学科,它涉及菌物学、生药学、中药学等许多学科,以菌物药为研究对象,运用现代自然科学的理论知识和技术方法,研究和探讨菌物药的来源、性状、显微特征、理化鉴别、质量指标以及引种驯化、发酵等生物工程和寻找新药源的理论和实践问题。随着现代科学尤其是现代生命科学的飞速发展,菌物药的研究在当今世界也有重要的理论和实践意义。本文从菌物生药学的发展历史,研究内容以及与其他学科关系等几个方面进行阐述,旨在将这一具有理论和实践价值的学科得以发展。     

放线菌及其代谢产物研究进展——基于CiteSpace可视化分析

【目的】探究放线菌及其代谢产物的研究现状和发展趋势。【方法】本文利用CiteSpace软件对Web of Science数据库中收录的2001‒2021年间与放线菌及其代谢产物研究相关文献进行了可视化分析。【结果】中国在放线菌代谢产物研究领域发文量位居全球第一,发文量最大的研究机构为中国科学院。【结论】该研究领域趋向多学科融合化,主要涉及药理与药剂学、化学等多个学科,目前该研究领域所涉及的学科主要集中于生物化学与分子生物学。而在研究内容方面,研究者多侧重于放线菌代谢产物的生物合成,此外,放线菌种质资源挖掘也成为目前研究者关注的热点内容。     

首都师范大学应用真菌研究室

<正>应用真菌研究室为首都师范大学生命科学学院独立实验室,成立于1999年,目前有教授2名,副教授1名,在读博士和硕士研究生25人。主要开展大型经济真菌资源和多样性研究、植物重要病原真菌系统学与进化,稀有药用真菌资源挖掘及其次生代谢调控等研究。实验室研究方向:(1)地下大型真菌系统学与进化;(2)植物病原真菌系统学与多样性;(3)大型真菌多样性;(4)稀有真菌次级代谢产物分离与鉴定;(5)药用真菌次级代谢的分子调控。     

药用植物东北雷公藤茎次生木质部结构研究

对东北雷公藤苇次生木质部结构及其与卫矛科其它属进行比较研究,为东北雷公藤生药鉴定提供了理论依据。结果表明：东北雷公藤茎次生木质部早晚材导管分子大小差异极大．为环孔材;导管分子穿孔板均为单穿孔板;异型Ⅱ-b射线;纤维管胞具螺纹增厚;具分隔木纤维。     

质谱分子网络在天然产物结构研究中的应用CSCD

质谱分子网络(molecular networking)常用于新颖天然产物发现及鉴定、药物代谢及药物研发等研究。目前,分子网络能够将具有相似二级质谱的化合物连接成簇,在天然产物分析中得到了广泛的应用。本综述将简单介绍分子网络的基本概念和构建分子网络的步骤,以及从化合物的鉴定及发现;鉴定天然产物的代谢产物;天然产物化学成分的定性及定量;天然产物活性成分筛选、分离与制备;天然产物的生物合成途径五个方面对分子网络的应用进行阐述。     

薏苡生药学研究进展

薏苡(Coix lacryma-Jobi L.var.ma-yuen (Roman.) Stapf)为禾本科蜀黍族薏苡属植物,其果仁薏苡仁是我国传统中药材之一,具有利水渗湿,健脾止泻,清热排脓之功效.目前对薏苡的研究主要集中在药理活性和功能食品开发方面,缺乏对其生药学的系统研究.因此长期以来对薏苡的研究存在着起源不清、品种杂乱、种质资源利用欠佳等问题.近年来随着分子生物学的蓬勃发展,多种现代生物技术已用于薏苡种质资源鉴定和遗传多样性的研究,为薏苡资源的保护和可持续发展提供了支持.本文就薏苡的起源与进化,种属分类,细胞学和分子生物学研究进展加以综述,从分子水平揭示薏苡遗传结构及与近缘植物的亲缘关系,为明确薏苡今后种质资源的开发和优异基因的利用提供理论依据.     

花生种皮色素合成相关通路的转录组-代谢组学联合分析

花青素是具有重要生理活性的植物次生代谢产物,而关于花青素合成机制的研究已成为重要的研究热点之一.本研究以花青素类型和含量存在显著差异的紫珍珠、红珍珠、G110和白珍珠为研究材料,取开花后30 d和45 d样品进行转录组、代谢组分析以及双组学联合分析.RNA-Seq分析共鉴定出32805个差异表达基因,KEGG富集通量分...     

灵芝:一种研究天然药物合成的模式真菌

模式生物在生命科学研究中发挥着核心作用,缺乏成熟的药用模式生物研究体系已成为阻碍天然药物生物合成研究发展的重要瓶颈.灵芝是目前研究最深入的药用生物之一,具有模式生物的鲜明特征:世代短、子代多、基因组小、培养条件简单、可进行遗传转化、对人体和环境无害等.灵芝多元化的次生代谢途径使其成为研究天然药物生物合成及其调控的理想模式生物.近期,全基因组序列的测定完成为灵芝成为模式生物奠定了坚实的基础.作为药用模式真菌,灵芝将在次生代谢产物多样性研究、药用真菌发育生物学及天然药物合成生物学等领域发挥重要作用.同时,推广灵芝成为一种新的模式生物将有利于整合现代生命科学的前沿技术和研究策略,进而深入阐明次生代谢研究领域中具有普遍性的机制和规律,为建设高效可控的天然药物合成平台奠定基础.     

虫害诱导植物合成防御性次生代谢产物的研究进展

昆虫对植物的取食活动可以激活植物的防御反应,诱导植物通过调控自身的代谢网络合成防御性次生代谢产物,抵御外界不良刺激。虫害诱导植物合成防御性次生代谢产物及其机制研究已成为近年来的研究热点之一。现对虫害诱导的植物防御性次生代谢产物、昆虫危害产生的各类激发子、植物对激发子的识别、虫害应答相关的信号转导通路及其对次生代谢物质积累的调控进行了综述,可为虫害诱导植物合成防御性次生代谢产物的机制研究提供参考,为植物虫害防治研究、植物次生代谢物质的生产和利用提供理论依据。     

地衣内生真菌 Pestalotiopsis sp.次生代谢产物

拟盘多毛孢属 Pestalotiopsis真菌由于能够产生大量结构新颖活性显著的次生代谢产物,特别是从中发现抗肿瘤药物紫杉醇,成为近年来研究的热点。本研究通过对1株地衣内生真菌 Pestalotiopsis sp.的固体培养基次生代谢产物的UPLC-Q-TOF-MS分析,发现该菌株能够产生分子量比较特殊的两个色谱峰。通过进一步的菌株大量发酵,结合硅胶柱色谱,高效液相色谱等技术跟踪分离,得到了2个单体化合物。采用核磁共振波谱技术、质谱技术等方法确定这2个单体化 合物平面结构,分别为已知torrenyanic acid衍生物（1）和新化合物pestalotiopsin（2）。比对化合物的CD谱及考虑生源关系,确定了新化合物（2）的绝对构型。化合物1和2的体外抑制人白血病细胞K562实验显示二者均具有抗肿瘤活性,IC₅₀值分别为25.2和32.1µmol/L。     

药用植物内生真菌研究现状及其应用前景

随着对药用植物内生真菌研究的深入,从药用植物内生真菌中寻找新的生物活性成分已成为研究热点。内生真菌对药用植物的生长及活性成分的形成都有影响,内生真菌活性成分已成为发现新颖结构化合物及新药物的潜在资源。简要综述了近年来在内生真菌的分离鉴定、发酵、次生代谢产物、与宿主的关系等方面的研究进展。     

植物次生代谢及其与环境的关系

人类对植物次生代谢产物（天然产物）的早期研究源于它们的应用价值,近些年来人们越来越认识到植物次生代谢产物广泛的生物学效应,开始重新评价这些化合物在植物生命活动以及生态系统中可能扮演的角色。植物的次生代谢是植物在长期进化中与环境（生物的和非生物的）相互作用的结果,次生代谢产物在植物提高自身保护和生存竞争能力、协调与环境关系上充当着重要的角色。介绍了植物次生代谢及其产物的特点,概述了植物次生代谢与温度、水分、光照、养分、CO2浓度、UV-B辐射、环境污染等非生物环境以及与化学防御、化感作用、菌根共生、微生物病害的关系。研究植物次生代谢与环境的关系,可以从更深的层次发掘植物与环境的内在联系,为全面、深入认识植物与环境的相互关系提供新的研究途径,同时也有利于人类更有效、合理地利用植物的次生代谢产物。     

几种重要植物次生代谢防御反应物质的生物合成途径及分子调控机制研究进展

参与植物防御反应相关的次生代谢产物主要有酚类、萜类和生物碱类.近几年,随着转录组学、蛋白组学及新的分子生物学技术的广泛应用,极大地推进了植物次生代谢防御反应物质调控机制的研究进展.我们从这几类次生代谢物质的合成途径及其参与植物防御反应的分子调控机制两大方面进行概述,重点介绍这三类具有防御作用的次生代谢产物的生物合成途径、参与介导植物防御反应的相关信号分子及其转录调控机制,为正确认识植物次生代谢防御反应提供理论据.     

野生地木耳中次生代谢产物含量测定与分析

测定了野生地木耳（Nostoc commune Vauch.）中次生代谢产物含量,并与4种常见食用菌藻黑木耳（Auricularia auricular-judae）、银耳（Tremella fuciformis）、紫菜（Porphyra）、海带（Laminaria japonica）进行比较分析,总酚、总黄酮和缩合单宁含量测定采用分光光度法,总生物碱含量测定采用高效液相色谱法（HPLC）。结果显示,野生地木耳中总酚含量为24.255 mg/g±1.631 mg/g,总黄酮含量为5.741 mg/g±0.239 mg/g,总生物碱含量为0.768 mg/g±0.073 mg/g,缩合单宁含量为0.069 mg/g±0.009 mg/g。4种食用菌藻中次生代谢产物含量范围为：总酚（5.520～62.326 mg/g）、总黄酮（0.847～7.010 mg/g）、总生物碱（0.408～4.132 mg/g）、缩合单宁（0.063～0.233 mg/g）;比较分析结果显示,野生地木耳次生代谢产物中的总酚和总黄酮物质含量较高,且总酚是主要次生代谢产物,缩合单宁与总生物碱含量较低;总酚含量约为黑木耳和银耳的2倍、紫菜的6倍;总黄酮含量约为黑木耳的7倍,银耳的3倍。     

东北林业大学森林植物生态学教育部重点实验室简介

森林植物生态学教育部重点实验室(东北林业大学)成立于1992年。目前实验室拥有国家重点学科——植物学科和博士点学科——生物化学与分子生物学学科。实验室的主要研究方向是植物分子生态学、植物生理生态学、野生植物保护与利用、非线性生态学模型、植物次生代谢产物及其生物学研究。实验室已经建立了植物分子生态学、植物生理生态学和植物次生代谢产物等研究平台。实验室现有配套设施齐全的总面积为6286m2的“逸夫实验楼”一座及其附属用房和5个野外研究基地。本实验室现有科研人员42人,客座研究人员、博士后、博士和硕士研究生147人。实…     

穆棱林区野生东北马鹿种群冬季食物组成模式与植物代谢产物的关系

高纬度地带,在冬季食物资源有限的环境中,野生大型有蹄类动物满足营养需求的同时,需要对植物中次生代谢产物进行平衡,回避有害物质并选择对机体有益的成分,从而形成特定的食物组成模式。以东北马鹿（Cervus elaphus xanthopygus）为研究对象,于2020年11月,在黑龙江穆棱东北红豆杉国家级自然保护区境内,采集东北马鹿粪便和植物样本。通过粪便显微分析法确定保护区内马鹿冬季食物组成,采用k-means聚类分析揭示马鹿冬季食物组成模式。应用广泛靶向代谢组技术对部分植物中次生代谢产物的含量进行全覆盖定性和相对定量检测,将食物组成与次生代谢产物数据整合,进行曼特尔检验（Mantel test）分析,以探究植物次生代谢产物对马鹿种群内食物组成模式的影响。结果表明,林区内马鹿种群冬季共采食30种植物,其中木本植物占92.48%;且种群内分别呈现出以东北红豆杉（Taxus cuspidata）,簇毛槭（Acer barbinerve）,毛榛子（Corylus mandshurica）为主要食物的不同食物组成模式。广泛靶向代谢组技术共检测出638种次生代谢产物,有25种代谢物与马鹿采食频率显著相关,其中多数萜类物质抑制马鹿采食,而鞣质类物质对马鹿的采食选择有一定的正向作用;Mantel test结果显示,上述25种物质中黄酮、鞣质、萜类化合物相对含量与不同马鹿个体食物组成显著相关,说明这些代谢物相对含量和性质的差异会造成种群内不同个体食物组成的差异,是种群内形成不同食物组成模式的原因之一。从植物次生代谢产物角度揭示了该地区东北马鹿种群冬季食物组成模式呈现差异的可能因素,为进一步研究大型有蹄类营养策略和植物化学防御关系提供基础依据。     

植物次生代谢物的应用和开发

植物次生代谢是植物对环境的一种适应,植物次生代谢物为人类提供了丰富的药用、食用等资源。近年来,植物次生代谢物成为研究热点,就其应用价值和开发途径作了简要概述。