miRNA调控药用植物生长发育和次生代谢

microRNA(miRNA)作为一类内源性的短链非编码RNA,广泛存在于真核细胞中,主要通过对转录本剪切和抑制翻译等方式,参与转录后基因的表达调控。近年来研究表明,多种药用植物中鉴定出大量的miRNA。这些miRNA对药用植物的生长发育和次生代谢产物合成具有调控功能。次生代谢产物是药用植物的主要有效成分,研究miRNA对药用植物次生代谢过程的调控作用具有十分重要的意义。本文综述了miRNA在植物中的产生途径、作用方式和体内功能,在此基础上重点介绍了miRNA对药用植物生长发育和次生代谢产物生物合成的调控作用,并对药用植物miRNA的研究进行了展望,以期为提高药用植物产量,高效获得药用植物有效成分以及临床应用开拓新的思路。     

药用植物的结构、发育与其主要药用成分积累关系的研究

药用植物防病治病的基础是含有药用化学成分,这些药用成分都贮存在它们的药用部分(根、茎、树皮、叶、花、果实或种子等)内.为此,研究药用植物的结构、发育与其主要药用成分积累的关系,具有重要的理论和实践意义.应用植物解剖学、组织化学和植物化学等技术相结合的方法,先后研究和阐明了西洋参、金丝桃属和芦荟属植物、绞股蓝、盾叶薯蓣、青藤和毛青藤以及地黄等药用植物的主要药用化学成分在药用部分中积累的部位、贮存结构的特点,在植物不同生长发育时期中药用成分含量的变化规律以及同属不同种植物的结构与药用成分积累的关系.研究结果为药用植物的合理采收、制定植物药材的SOP、GAP,以及药用植物资源的开发利用和保护提供了科学依据.     

环境因子对药用植物药材形成的影响研究进展

药用植物是中药资源库的重要组成部分,药用植物中有效成分含量的高低是评鉴药材质量优劣的重要标准之一,而环境因子在药材形成过程中起着决定性作用,适宜的生长环境能促进药材中有效成分的合成与积累,从而提高药材质量。本文就近10年来国内外对光照、水分、温度等环境因子对药用植物质量影响的研究文献进行综述,为药用植物优质药源基地建设关键技术研究提供思路。     

药用植物miRNA调控次生代谢的研究进展

miRNA是一类长度为20~25 nt的内源性非编码小分子单链RNA,对药用植物的生长发育、次生代谢、生物胁迫、非生物胁迫等具有重要的调控作用。次生代谢产物是药用植物的主要活性成分,目前从药用植物中鉴定出多种miRNA对次生代谢生物合成、上游信号转导具有调控功能。本文综述了近年来药用植物miRNA调控次生代谢的研究情况,既为培育优质高产的中药材积累基础研究资料,也为药用植物的临床应用开拓思路。     

药用植物次生代谢的生物学作用及生态环境因子的影响

药用植物的很多有效成分为植物的次生代谢产物,包括生物碱、萜类、酚类、甙类等。这些次生代谢产物在植物的生理调节、自身保护、生存竞争、协调与环境关系等生命活动的许多方面均起着重要作用。各种生态环境因素包括光、温度、土壤、空气以及生物因素均影响到药用植物的次生代谢过程。对药用植物次生代谢成分与生态环境因素的关系进行研究有利于揭示药用植物药用有效成分地域性差异的原因,可为药用植物的育种、栽培提供理论依据。     

外源茉莉酸类激素对药用植物次生代谢的影响研究

茉莉酸类物质是普遍存在于植物界的一类内源性激素,在植物次生代谢过程中发挥重要作用,能够诱导酚类、萜类和生物碱等多种药用活性成分在植物体内的合成。本文综述了国内外应用茉莉酸类激素对药用植物次生代谢影响的研究进展与现状,其宗旨在于能够为药用植物栽培和开发利用提供参考和依据。     

药用植物微生物组及其与药用植物次生代谢产物的关系

药用植物是中药的原料,是中药产业的源头,其生长发育受遗传和环境等诸多因素的影响。以往研究强调植物基因型及生态因子对药用植物产量和品质的影响。近几年,随着人类微生物组研究的推进,植物微生物组作为植物整体的重要组成部分在药用植物的生长发育、品质形成甚至药效等方面的作用也日益受到重视,有关植物微生物组的多样性,微生物组在植物生长发育中的作用已有较详细的综述,而有关药用植物微生物组及其与药用植物次生代谢产物间关系的综述较少。本文重点总结了自2010年以来药用植物微生物组的研究进展,包括药用植物微生物组物种组成、功能及其与药用植物次生代谢产物产生的关系等,并对其在药用植物提质增效及其生态种植中的潜在应用进行了展望。     

MicroRNA与药用植物

MicroRNA（miRNA）是一类长度约为19～25个核苷酸的内源性非编码小分子单链RNA,对植物生长发育、次生代谢产物的生物合成以及抗逆性等有重要作用.近年来关于植物中miRNA的研究进展异常迅速,尤其是药用植物,目前已从一些药用植物中鉴定出miRNA,并分析了其在药用植物中的调控作用,这对药用植物的研究具有重要意义.本文综述了miRNA在植物中的产生途径、作用机制,同时重点介绍了miRNA在药用植物中的研究情况,使人们对药用植物中miRNA有更深的认识,为药用植物研究拓展新思路.     

药用植物引种驯化原理研究

药用植物作为一种重要的资源,其价值主要体现在具有防治疾病的功能,这种功能的物质基础在于植物内部合成的有效成分。药用植物引种驯化的主要目的是为了扩大其资源量,能更好地开发药用植物和可持续利用。因此,药用植物引种驯化不仅要保证药用植物在引种地的生长发育和繁殖,还需保证药效成分的维持与提高,其引种驯化成功的标志是从"药效"到"药效"。为此,该研究在对近年来药用植物药效成分的形成与稳定、药用植物的发源以及药用植物引种与驯化等方面进行综述整理的基础上,提出了药用植物引种驯化的原理,对于目前大量药效成分复杂不清的药用植物,不提倡复杂引种驯化。针对这类药用植物提出了药用植物发源中心假设,即先确定其发源中心,在此中心内收集引种群体和生态各因子的信息,以此为基础,在引种地上保证与药效形成和稳定相关因子不变,确保引种驯化后药用植物的药用功效不减弱或丧失,并通过多种方法综合评价药用植物的药效,从而达到药用植物引种驯化的目的。     

Ri质粒介导的毛状根体系建立及其在植物次生代谢产物合成中的研究进展

发根农杆菌Ri质粒可诱导植物产生毛状根体系,该体系具有遗传性状稳定且增殖速度快的特点,可用于药用植物次生代谢产物的生产研究,为利用生物反应器技术进行药用植物有效成分工业化水平的发酵培养开辟了新途径。本文主要综述了发根农杆菌Ri质粒介导的植物毛状根体系遗传转化机理,并对毛状根体系在药用植物次生代谢产物生产中的研究现状进行了深入分析,为从基因水平上调控植物次生代谢产物的合成提供新思路。     

Arbuscular mycorrhizal symbiosis and active ingredients of medicinal plants: current research status and prospectives

Medicinal plants have been used world-wide for thousands of years and are widely recognized as having high healing but minor toxic side effects. The scarcity and increasing demand for medicinal plants and their products have promoted the development of artificial cultivation of medicinal plants. Currently, one of the prominent issues in medicinal cultivation systems is the unstable quality of the products. Arbuscular mycorrhiza (AM) affects secondary metabolism and the production of active ingredients of medicinal plants and thus influence the quality of herbal medicines. In this review, we have assembled, analyzed, and summarized the effects of AM symbioses on secondary metabolites of medicinal plants. We conclude that symbiosis of AM is conducive to favorable characteristics of medicinal plants, by improving the production and accumulation of important active ingredients of medicinal plants such as terpenes, phenols, and alkaloids, optimizing the composition of different active ingredients in medicinal plants and ultimately improving the quality of herbal materials. We are convinced that the AM symbiosis will benefit the cultivation of medicinal plants and improve the total yield and quality of herbal materials. Through this review, we hope to draw attention to the status and prospects of, and arouse more interest in, the research field of medicinal plants and mycorrhiza.     

Effects of Nitrogen on the Growth and Accumulation of Secondary Metabolites of Erigeron breviscapus (Compositae)

Erigeron breviscapus a medicinal plant was planted under different nitrogen levels to investigate effects of nitrogen on the growth and the accumulation of secondary metabolites, address the relationship between them in medicinal plants in the plantation. Results showed that the amount of N fertilizer was significantly positively correlated with the biomass, but negatively to contents of total caffeates and scutellarin of Ebreviscapus Moreover, increasing amount of N fertilizer did not significantly enhance yields of 2 active constituents. The biomass was negatively correlated with contents of total caffeates and scutellarin. Contents of total caffeates and scutellarin were negatively correlated with contents of N in Ebreviscapus, as predicated by the carbon/nutrient balance hypothesis. The result suggested that the nitrogen addition could increase the biomass yield, nevertheless, decrease active constituents ( flavonoids ),there could be a trade off between the growth and accumulation of secondary metabolites in medicinal plants.     

氮素对短葶飞蓬生长和次生代谢产物积累的影响

以不同氮素供应对短葶飞蓬(Erigeron breviscapus)进行了人工栽培试验,探讨氮素对药用植物生长和次生代谢产物含量及产量的影响作用规律.结果显示:氮素施用量与短葶飞蓬植株生物量呈极显著的正相关;而与灯盏乙素和总咖啡酸酯含量则表现出显著的负相关;对总咖啡酸酯和灯盏乙素的产量没有显著的促进作用.植株灯盏乙素和总咖啡酸酯含量与生物量呈现极显著的负相关;与植株含氮量也存在极显著的负线性关系,变化规律与"碳素/营养平衡假说"预测的一致.研究表明,植株生长与次生代谢有效成分积累间存在一定的权衡关系,过多的施用氮肥提高药材产量时将会导致黄酮等酚类次生代谢有效成分含量下降.     

钾素对药用植物短葶飞蓬生长和有效成分积累的影响

在不同钾素供应下对药用植物短葶飞蓬（Erigeronbreviscapus）进行了人工栽培试验,探讨了钾素对其生长和次生代谢产物积累的影响。结果显示：在0～0．372g／株钾素施用量范围内,钾素供应量与短葶飞蓬单株生物量以及总咖啡酸酯和灯盏乙素的产量呈极显著的正相关;但植株总咖啡酸酯和灯盏乙素的含量则随钾素供应量增加先升高后降低;总咖啡酸酯和灯盏乙素含量与植株N含量呈显著的线性负相关,与碳素／营养平衡假说一致。0～0．248g／株钾素施用量范围内,短葶飞蓬地上生物量和总生物量与总咖啡酸酯和灯盏乙素含量都呈现出极显著的正相关。研究表明：当钾供应量不十分丰富时,适当增施钾可促进植株酚类次生代谢产物的积累,但高钾供应量则抑制积累。并不是只有在生长胁迫生境中才能得到高的酚类次生代谢产物积累,生长与次生代谢产物积累间不存在权衡关系。     

植物苯丙烷代谢途径

众所周知,固着生长的植物经常受到环境中各种生物和非生物胁迫的威胁。所以在漫长的进化过程中,植物必须将多样的环境信号整合到其发育过程中,以实现适应性形态的发生和代谢途径的精确调控,最终使植物完成整个生长周期。研究显示,苯丙烷代谢作为植物重要的次级代谢途径之一,其代谢产物,例如木质素、孢粉素、花青素和有机酸等,在调控植物适应性生长的过程中发挥着重要功能。特别是在药用植物中,苯丙烷代谢还与众多药用活性成分的合成息息相关,几乎所有包含苯丙烷骨架的天然药效成分均由苯丙烷代谢途径直接或间接合成,例如黄酮类、萜类和酚类等。此外,经苯丙烷代谢途径产生的一些次级代谢产物还能由植物根系外泌到周际土壤中,通过改变根系微生物的菌群生态,而影响植物生长和抵抗生物或非生物胁迫的能力。同时,苯丙烷代谢介导的这种植物-微生物互作也与药用植物的道地品质密不可分。本文综述了近年来植物苯丙烷代谢途径的最新研究进展,重点对该代谢途径中代谢产物的生理功能及表达调控机制进行了介绍,以期更深入地理解药用植物苯丙烷代谢与药材性状之间的潜在关系,旨在指导优良中草药的遗传育种,以进一步促进我国中医药事业的蓬勃发展。     

Jasmonic Acid (JA) Acts as a Signal Molecule in LaCl3-Induced Baicalin Synthesis in Scutellaria baicalensis Seedlings

Rare earth elements (REEs) have been widely used to increase accumulation of biomass and secondary metabolites in medicinal plants in China. However, very few studies have investigated how REEs mediate secondary metabolism synthesis in medicinal plants. Lanthanum (La), an important REE, is known to improve the accumulation of secondary metabolites in medicinal plants and is widely distributed in China. However, few studies have evaluated the signal transduction leading to La-induced secondary metabolism in medicinal plants. In this study, LaCl(3) treatment-induced multiple responses in Scutellaria baicalensis seedlings, including the rapid generation of jasmonic acid (JA), sequentially followed by the enhancement of baicalin production. Direct application of JA also promoted the synthesis of baicalin in the absence of LaCl(3). LaCl(3)-induced baicalin synthesis was blocked by two different JA synthesis inhibitors. Our results showed that JA acts as a signal component within the signaling system leading to La-induced baicalin synthesis in S. baicalensis seedlings.     

不同生境重楼内生真菌及土壤真菌多样性比较

【背景】植物内生菌的群落组成随物种基因型及不同部位、生长地和环境条件不同而发生变化,而植物相关微生物会影响植物的生长、代谢、化学成分的积累与合成,并且可能对药用植物有效成分的合成造成影响。【目的】通过对不同生长环境重楼内生及土壤真菌群落多样性的研究,寻找园区环境与野生环境的差异真菌,为野生药用植物的人工栽培提供理论基础。【方法】测定两种环境中土壤的理化指标,并采用Illumina HiSeq高通量测序技术分别对野生环境及园区环境中重楼内生及土壤真菌群落转录间隔区ITS进行扩增子序列测定,对不同土壤环境真菌群落组成与多样性差异进行生物信息学分析。【结果】对重楼相关土壤及内生真菌的多样性分析结果显示,野生环境中的真菌丰度及多样性均高于园区环境。其中野生环境与园区环境中根际土壤真菌的丰度有显著性差异(P0.05)。真菌群落注释结果表明,两种环境中分别注释到8个门;在属水平上,野生环境注释到82个属,园区环境注释到78个属;不同土壤环境对微生物群落丰度有着较为显著的差异。野生环境中有4.04%特有的OTU,园区环境中有4.84%特有的OTU。通过LEfSe分析找到了园区环境与野生环境具有显著性差异的生物标记物,Ttracladium marohalianum、Thelephorales和Thelephoraceae为区别两种环境的生物标记物。【结论】野生环境较园区环境在土壤条件上更为疏松,并具有较高的含水量,矿质元素含量也更高,其真菌群落多样性及丰度较园区环境更为丰富。该研究结果将对重楼引种栽培后的质效变迁研究提供理论基础。     

环境胁迫对雷公藤中雷公藤红素含量的影响

雷公藤(Tripterygium wilfordii)是我国的名贵药用植物, 其药用成分雷公藤红素是医药研究中重要的化学单体。环境胁迫能促进药用植物次生代谢物质的合成与积累, 该文通过正交设计, 探讨了水分、光照、土壤氮含量三因素两水平轻度胁迫处理对雷公藤幼苗中雷公藤红素含量的影响。研究结果表明: 根部是雷公藤红素含量最丰富的部位; 雷公藤幼苗在水分、光照及土壤氮含量胁迫条件下根系中雷公藤红素的含量分别提高了10.8％、14.4％和13.0％, 光照对雷公藤红素含量的增加最明显, 短期的轻度胁迫可提高根中雷公藤红素的含量。