珍稀药用植物铁皮石斛的组学及功能基因研究进展

铁皮石斛为兰科珍稀名贵药用植物,具有极高的医药保健和生态观赏价值。以"高通量、高精度、低成本"为特点的新一代测序技术平台,高效推动了铁皮石斛基因组和转录组等组学基础研究,有关铁皮石斛多糖和石斛碱积累、生长发育调控、环境适应性等机制逐渐获得了分子数据支持。该文综述了近年来铁皮石斛基因组、转录组、蛋白质组等组学以及功能基因等研究,内容涉及其非生物胁迫、多糖合成、种子萌发等过程,最后对当前铁皮石斛分子生物学研究进行了讨论。     

应用RAPD分子标记技术探讨3种石斛属植物的种间关系

采用RAPD分子标记技术,分析了金钗石斛、铁皮石斛和齿瓣石斛三种石斛属植物的种间关系。10个引物产生的113条DNA扩增片段中,106条（93.81%）具有多态性,利用113个RAPD标记,计算遗传距离,利用非加权组平均法建立聚类图。结果表明,RAPD标记技术较好地从分子水平揭示金钗石斛、铁皮石斛和齿瓣石斛三种石斛属植物的遗传背景、亲缘关系,并为后期在DNA水平上对药用石斛的开发利用提供资料。     

珍稀濒危铁皮石斛的研究进展

铁皮石斛是我国传统名贵中药材,具有独特的药用价值和保健功效。从1950年代以来,人们掠夺式采挖野生铁皮石斛,导致现今铁皮石斛野生资源濒临枯竭。近十多年来,随着铁皮石斛研究工作取得的巨大进展,铁皮石斛相关产业也得到迅猛发展。为使今后进一步加强铁皮石斛野生资源保护和铁皮石斛产业健康可持续发展,该综述对近年来有关铁皮石斛的研究进行概述,并对铁皮石斛野生资源保护与资源开发利用中存在的问题进行探讨。     

道地药材霍山石斛及其相似种的分子鉴定

为检测霍山石斛与霍山产铜皮石斛、霍山产铁皮石斛及其它产地的几种药用石斛的差异,对霍山石斛及其相似种进行ISSR分子标记比较研究。结果表明,尽管霍山石斛及其相似种的外部形态差异较小,但在ISSR分子标记指纹图谱上却存在着显著而稳定的差异。因此,根据ISSR分子标记指纹图谱所显示的多态性位点差异,能准确鉴别霍山石斛及其相似种植物及药材。此方法简单、稳定性高、可重复性好,在霍山石斛的分子鉴定研究中有较大的应用价值。     

3种石斛属植物和细叶石仙桃的红外光谱分析和鉴定

利用傅里叶红外光谱仪和OMINI采样器直接迅速地测定3种石斛属常用原料药植物和常用伪品细叶石仙桃的红外光谱。结果表明,细叶石仙桃与石斛属组3种植物茎叶的红外光谱图存在较大差异,亲缘关系较远,而石斛属组内种间红外光谱图的差异较小。其中,铁皮石斛茎的特征峰为1 254、1 416、1 5453、365 cm-1等,铁皮石斛叶的特征峰为914、1 061 cm-1等。研究表明,铜皮石斛与铁皮石斛具有相似的红外光谱图,它可作为药用石斛品种代用品,而细叶石仙桃则不能作为药用石斛的代用品。     

中华仙草——铁皮石斛

<正>石斛是兰科石斛属植物的干茎制成的传统名贵中药材,始载于《神农本草经》,而铁皮石斛则是石斛品种中最珍贵,也是最昂贵的一种,享有"救命仙草"的美誉。在唐代《道藏》一书开列的"中华九大仙草"中,铁皮石斛被列于首位。铁皮石斛被奉为"药中之上品",其神奇独特的药用价值深受历代医家推崇备至,是皇家御用圣品。铁皮石斛经历千百年历史的洗礼,其生长条件要求极为苛刻,到近现代古医书记载的盛产野生铁皮石斛原产地已均无可采,濒临     

铁皮石斛泛素结合酶DoUBC9的克隆鉴定与表达分析

目的:本研究旨在探讨泛素结合酶UBC9在铁皮石斛原球茎发育过程中的分子机制,方法:利用生物信息学手段,从已获得的铁皮石斛基因组中鉴定出UBC9基因,命名为DoUBC9,并利用RACE技术,克隆出DoUBC9 3’端,通过与基因组序列拼接,获得完整序列。结果:本研究首次从铁皮石斛基因组中运用生物信息学的方法,鉴定出DoUBC9,并通过RACE技术克隆后拼接,得到完整的DoUBC9,基因全长为7176bp,CDS长为447bp,共编码148个氨基酸。亚细胞定位预测结果表明,DoUBC9大概率分布于分泌囊泡和质膜上。序列比对和进化树分析表明,铁皮石斛Do UBC9和其他物种中的UBC9拥有高度保守的UBCc结构域,进化关系高度保守。qRT-PCR分析表明,在不同组织部位中,DoUBC9在愈伤组织中的表达量最高、叶中表达量最小;在原球茎发育过程中,在P1时期具有最高表达量,其他各时期表达量较小,表明该基因可能促进了植物体的细胞快速分裂与生长。结论:通过分子建模方式,首次构建出DoUBC9蛋白的基本模型,并通过不同的评价方式确定了以人泛素结合酶E2 H结构(2Z5D)为模板的为最优模型。     

铁皮石斛(Dendrobium catenatum)快速繁殖的研究进展——兼论其学名与中名的正误

铁皮石斛是中国长期使用的名贵药用植物.近20年来,该药用植物的研究和生产已取得了显著的进展.本文系根据文献信息和在中国兰科植物种质资源保护中心的多年实验,对铁皮石斛快速繁殖研究的进展做一简要总结和评价.鉴于该种植物的学名和中名在不少文献中存在使用混乱,本文将在命名上和分类上予以澄清.笔者认为铁皮石斛的学名应当用其最早的...     

铁皮石斛（Dendrobium catenatum）快速繁殖的研究进展——兼论其学名与中名的正误

铁皮石斛是中国长期使用的名贵药用植物.近20年来,该药用植物的研究和生产已取得了显著的进展.本文系根据文献信息和在中国兰科植物种质资源保护中心的多年实验,对铁皮石斛快速繁殖研究的进展做一简要总结和评价.鉴于该种植物的学名和中名在不少文献中存在使用混乱,本文将在命名上和分类上予以澄清.笔者认为铁皮石斛的学名应当用其最早的合法名称Dendrobium catenatum Lindl.,而中名则应当用其最为常用的“铁皮石斛”.     

铁皮石斛WOX转录因子的鉴定和分析

为了解铁皮石斛(Dendrobium officinale)WOX转录因子的功能,采用全基因组分析技术对铁皮石斛WOX家族成员进行鉴定,并进行生物信息学和表达模式分析.结果表明,铁皮石斛基因组中有9个WOX转录因子(DoWOX 1～DoWOX 9),大部分的DoWOXs含有2～3个外显子,启动子含有与激素诱导、逆境胁迫...     

铁皮石斛异胡豆苷合成酶基因STR序列结构及表达模式分析

异胡豆苷合成酶基因STR编码吲哚类生物碱合成的关键酶异胡豆苷合成酶,并参与植物抗逆和花粉发育等生物过程。本研究通过对铁皮石斛异胡豆苷合成酶基因DoSTR的结构及特异性表达进行分析,探究其在铁皮石斛生长发育中的潜在功能。从铁皮石斛基因组数据中获得铁皮石斛异胡豆苷合成酶编码序列(DoSTRs),利用ClustalW软件进行氨基酸序列的比对,利用Gene Structure Display Server 2. 0在线软件分析基因内含子和外显子结构,利用PlantCARE数据库分析基因启动子区元件;基于转录组数据和qRT-PCR对铁皮石斛根茎叶组织、共生与非共生生长的种子和根、冷诱导和茉莉酸甲酯诱导后叶片中的STR家族基因的表达情况进行检测和分析,从铁皮石斛基因组中预测获得10个STR成员,具有典型的"Str_synth"结构域,且启动子区存在大量顺式作用元件,涉及到茉莉酸甲酯响应和低温响应等多个生物学过程;DoSTRs基因家族不同成员表达模式存在较大差异,DoSTR3、DoSTR7、DoSTR10在叶片中的表达量高于茎和根中,DoSTR9和DoSTR2在铁皮石斛种子萌发时显著高表达,DoSTR5和DoSTR10在茉莉酸甲酯处理早期,具有明显的上调表达趋势,推测STR家族可能参与不同的生物学过程,研究结果为深入探究铁皮石斛STR家族基因奠定了基础。     

24份铁皮石斛种质资源的ISSR分析

本文采用ISSR分子标记方法分析了24份不同地区来源铁皮石斛种质资源的遗传多样性和亲缘关系。利用筛选出的7条ISSR引物对铁皮石斛基因组DNA进行PCR扩增,共获得92条DNA条带,其中多态性条带84条,多态性比率(PPB)为91. 3%。利用POPGENE 32软件计算得出平均观察等位基因(Na)为1. 913 0,平均有效等位基因数(Ne)为1. 528 3,平均Nei’s基因多样性指数(H)为0. 310 0,平均Shannon’s信息指数(I)为0. 465 0。利用NTSYS-pc软件得出24份试验材料的遗传相似系数(GS)范围为0. 478 3～0. 913 0,聚类分析结果表明24份人工栽培居群的铁皮石斛分为3类,暗示铁皮石斛种质具有较为丰富的遗传多样性。该研究为全面掌握铁皮石斛种质资源遗传背景,选育、引种和推广优良铁皮石斛品种奠定了可靠的理论基础。     

铁皮石斛DoWRKY6转录因子基因的克隆与分析

目的:植物生长发育由多种转录因子调控,探索WRKY转录因子调控铁皮石斛组织生长发育机理。方法:根据铁皮石斛原球茎转录组数据中的WRKY6序列设计引物,并利用RACE技术克隆该基因;用生信分析软件预测其蛋白结构,并进行系统发育分析;利用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)技术研究该基因在铁皮石斛幼苗根、茎、叶等组织中的表达。结果:通过RACE技术得到1个1,238bp的Ⅱ类WRKY转录因子基因,命名为DoWRKY6,其ORF长1,017 bp,编码339个氨基酸残基,与梅[PrmuWRKY27(XM_008236601.1)]及大豆[GlmaWRKY27(XM_003555347.3)]有较近的亲缘关系,且DoWRKY6在茎中的相对表达量最大。结论:我们预测在铁皮石斛的生长发育过程中DoWRKY6基因对根、叶、茎的调控作用依次增强,表明DoWRKY6与已发表的铁皮石斛WRKY基因在组织的差异性表达上有较大差别,这对丰富WRKY家族对铁皮石斛的生长发育调控机制提供更多依据。     

微生物共同作用下的铁皮石斛组培苗生长效应研究

植物体和植物根际均是复杂的微生态系统,其内栖息着关系复杂的共生微生物,共同影响植物的生长发育.为探讨混合接种真菌与细菌对兰科植物生长的影响,筛选出真菌与细菌的优势促生组合,本研究选取经分离、筛选获得的4株促生内生真菌(铁皮石斛内生真菌C22、C35,美花石斛内生真菌L12、L28)和3株促生内生细菌(铁皮石斛菌内生细菌TX-7、TX-16、TX-19),以"真菌+细菌"的方式混合接种于铁皮石斛无菌组培苗中,共培养120 d.结果获得了3组优势组合:C22+TX-19、L28+TX-16和L28+TX-19,它们对铁皮石斛组培苗的生长均表现出正效应,其中C22+TX-19和L28+TX-19对促进组培苗生物量的增长具有协同效应,L28+TX-19对提高组培苗的根分枝率具有协同效应,3个组合对增加组培苗的分蘖数和根尖数均表现为累加效应.研究结果表明,内生真菌与内生细菌的共同作用可显著促进铁皮石斛的生长,混合接种有可能更大地发挥微生物的效能.     

中药铁皮石斛品种资源及商品归属问题初探

铁皮石斛在传统分类中属草石斛类,民间将黑节草、霍山石斛、细茎石斛都称为铁皮石斛,笔者认为铁皮石斛单列为数种功能相似植物的类群更有商品学上的价值     

石斛干品基因组DNA的提取与RAPD分析

市场中药干品的药性差异一直是影响中药标准化的瓶颈,而检测技术相对落后是导致这一现象的主要原因。DNA分子水平检测的困难是药材干品的基因组DNA难以提取。本文以铁皮石斛(Dendrobium candidum)干茎为材料,采用了四种方法从干品石斛中提取基因组DNA。结果表明,采用改良的CTAB法可从石斛干品尤其是干茎皮中提取质量较高的基因组DNA,其分子量大于23kb,以此DNA为模板进行不同引物的PCR扩增可获得清晰的RAPD条带。该研究初步建立了石斛干品合适的RAPD技术体系。     

超微铁皮石斛对脾虚便秘小鼠肠道微生物及酶活的影响

目的探讨超微铁皮石斛对脾虚便秘小鼠肠道微生物及酶活性的影响。方法采用灌胃番泻叶水煎液7 d后控制饮食,饥饱失常8 d,进行小鼠脾虚便秘造模。设模型组、正常组和治疗组,模型组和正常组灌胃无菌水,治疗组分别灌胃给药铁皮石斛传统汤剂、超微全量汤剂、超微50%量汤剂和超微25%量汤剂,共7 d,然后采集肠道内容物分析肠道菌群及酶活。结果模型组五类可培养微生物（细菌总数、大肠埃希菌、乳酸菌、双歧杆菌和真菌）数量与正常组比较差异均有统计学意义（P〈0.01）;铁皮石斛传统汤剂组大肠埃希菌数,铁皮石斛超微50%量汤剂组细菌总数、大肠埃希菌和真菌数,超微25%量汤剂组细菌总数和大肠埃希菌数均达到正常组水平（P〉0.05）;铁皮石斛超微全量汤剂组和超微50%量汤剂组对纤维素酶的影响作用相当,均达到正常组水平（P〉0.05）,铁皮石斛三种不同剂量的超微汤剂对木聚糖酶活性的影响作用相当（P〉0.05）,铁皮石斛超微全量汤剂组淀粉酶活性与正常组相当（P〉0.05）。结论铁皮石斛传统汤剂、超微全量汤剂和超微50%量汤剂对脾虚便秘均有很好的疗效,能够调控肠道微生态平衡及肠道酶活性。     

基于转录组测序的铁皮石斛植物甾醇生物合成相关基因分析

为了解铁皮石斛(Dendrobium officinale)植物甾醇的生物合成途径,利用Illumina HiSeq 4000高通量测序技术对茎和叶进行转录组测序,比较植物甾醇生物合成关键酶基因的表达。结果表明,共获得43 085条Unigenes,其中24 459条在Nr、Swiss-prot、KOG和KEGG数据库获得注释,7 333条获得共同注释。KEGG代谢途径分析表明,铁皮石斛植物甾醇生物合成分为3个阶段,共有50个Unigenes (30种酶)参与。表达分析表明,DXR和HMED的表达量明显高于MK和MVD;成熟期茎、叶SMT1的表达量比生长期高,SMT2则生长期高于成熟期;同一时期,SMT1和SMT2在叶的表达量都比茎高。这为铁皮石斛植物甾醇的开发利用和调控植物甾醇生物合成研究提供了科学依据。     

铁皮石斛内生真菌分布

本研究从铁皮石斛(Dendrobium officinale)根、茎和叶中分离得到内生真菌67株,经形态学和分子生物学鉴定分别归属于16个属,Fusarium和Alternaria为铁皮石斛内生真菌的优势种群。研究发现,铁皮石斛根、茎、叶中内生真菌分布存在较大差别,具有一定的组织差异性,不同石斛植物中内生真菌的存在情况差别较大,具有一定的宿主差异性。本研究丰富了真菌资源,为石斛属药用植物内生真菌资源的开发利用提供了基础理论依据。     

浙江乐清铁皮石斛rDNA ITS序列的克隆及序列比对

为判断浙江乐清铁皮石斛(Zhejiang Dendrobium officinale)与石斛属(Dendrobium)其它物种的亲缘关系,本文提取了该石斛鲜样的DNA,利用真核生物ITS序列通用引物ITS4/ITS5进行了扩增,并将扩增产物连接转化至大肠杆菌,在对阳性克隆测序。将得到的序列与GenBank上我国石斛属12个组中34个种的rDNAITS进行了比对,并在此基础上构建了系统发育树。序列比对结果表明浙江乐清铁皮石斛的rDNAITS与黄石斛(D.tosaense)一致,其次与铁皮石斛(D.officinale)最相近,序列相似性99%。系统发育树也表明浙江乐清铁皮石斛的rDNAITS序列与黄石斛(D.tosaense)的相似程度高于其与铁皮石斛(D.officinale)的相似程度。本研究将为利用ITS序列鉴别石斛物种种属关系提供参考。