当植物遭受昆虫取食、极端天气及人为因素等导致的机械性损伤胁迫后,会迅速在转录及代谢水平上启动一系列的应答机制,引起植物内源激素及次生代谢物含量的变化.该研究以药用模式植物丹参为例,评估机械损伤对药用植物代谢的作用.运用qRT-PCR 及 LC-MS检测叶片损伤刺激下,胁迫响应的茉莉酸类物质(jasmonates,JAs)和丹参酮类成分生物合成基因以及含量的变化情况,得出处理后不同时序叶片与根部在转录和代谢水平上的相关规律,从而探讨丹参对机械损伤胁迫的响应机制.结果显示,机械损伤诱导能够瞬时提高JAs生物合成基因的表达,其中AOC与JAR在诱导后开始上升,在2 h达到最高,AOS与OPR3则在4 h达到最高,与之相应的OPDA、JA及JA-Ile的含量均在2 h达到最高.丹参酮生物合成中二萜合酶基因CPS1与KSL1均在2 h上升至最高,而后修饰CYP450s基因则均在4 h上升至最高,4种丹参酮的含量则均在8 h内呈现持续上升的趋势.该研究为揭示机械损伤对次生代谢积累的研究提供参考,为进一步了解机械损伤胁迫下JAs在增强植物抗性、促进活性成分积累和提高药材品质方面的作用奠定基础.

目的:基于代谢组学研究灶心土对脾阳虚泄泻模型小鼠的影响。方法:将30只昆明小鼠按随机数字表法分为正常对照组、模型组和灶心土组。模型组和灶心土组小鼠采用“饮食失节+苦寒泻下”的方法制备脾阳虚泄泻模型，造模成功后灶心土组灌胃灶心土水煎液12.0 g/kg，正常对照组和模型组灌胃等体积的蒸馏水。1次/d，连续给药7 d。基于超高效液相色谱串联四极杆静电场轨道阱质谱（UPLC-Q-Exactive-MS）技术分析和鉴定小鼠血清代谢物，并结合主成分分析和正交偏最小二乘法判别分析对差异代谢物进行表征，筛选潜在的差异代谢物，并进行KEGG通路富集分析。结果:正、负离子模式下分别筛选出110个差异代谢物。灶心土可有效逆转脾阳虚泄泻小鼠的血清代谢紊乱，并可回调12个与脾阳虚泄泻相关的潜在生物标志物水平。KEGG通路富集主要涉及HIF-1信号通路、抗坏血酸和醛糖酸盐代谢通路、血小板激活通路等。结论:灶心土可通过下调L-抗坏血酸水平影响HIF-1信号通路、抗坏血酸和醛糖酸盐代谢通路、维生素消化吸收等通路，上调前列腺素G2、H2水平影响血小板激活通路，下调茉莉酸影响α亚麻酸代谢通路，发挥温脾止泻作用。

[目的]探究无患子(Sapindus mukorossi Gaertn.)雄性不育品种'琦蕊'雄花不同发育时期的细胞学特征及差异表达基因,为深入解析无患子雄性不育发生的分子机制提供理论依据.[方法]在观察雄花花药不同发育过程的细胞学特点基础上,进一步利用RNA-Seq技术分别对小孢子母细胞时期(T1)、四分体时期(T2)、单核小孢子时期(T3)的雄花进行转录组比较分析,筛选关键差异表达基因.[结果]'琦蕊'绒毡层和内层细胞的持续膨大与增殖使得药室结构混乱,药室空间不足,最终导致无可育花粉产生.内源激素测定发现,茉莉酸水平在'琦蕊'雄花发育过程中呈下降趋势.3 个时期的转录组分析共筛选到 2 990 个差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),其中T2_vs_T1 中 722 个(516 个上调,206 个下调),T3_vs_T2 中 1 741 个(765个上调,976 个下调).GO和KEGG分析表明,这些DEGs主要富集在代谢过程、细胞分裂、花粉壁合成、激素信号转导等方面,共鉴定到 32 个花粉发育相关DEGs、27 个激素合成及信号转导DEGs.随机选取 9 个DEGs进行RT-qPCR分析,结果与RNA-Seq数据趋势一致,证明转录组数据的准确性.[结论]绒毡层细胞持续增殖和内层细胞延迟退化不断挤压小孢子是导致无患子'琦蕊'雄性不育发生的主要原因,物质代谢、细胞分裂、激素水平、花粉发育等相关基因在雄性不育发生过程中发挥重要作用.

目的 克隆获得丹参SmCYP76S7 基因序列,并对其进行生物信息学和表达特性分析.方法 克隆获得SmCYP76S7的 cDNA 及基因组 DNA 序列,运用生物信息学软件对该基因及其编码蛋白进行结构和理化性质分析.构建融合表达载体pEGAD-SmCYP76S7-eGFP,转化烟草后分析SmCYP76S7 蛋白的亚细胞定位.利用qRT-PCR测定SmCYP76S7 基因在各器官中的表达量,同时分别利用不同光质和茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)处理丹参幼苗和丹参毛状根,探究SmCYP76S7基因对光质和MeJA的响应.结果 SmCYP76S7 基因包含 2个外显子和 1 个 1 506 bp的开放阅读框,编码 501 个氨基酸.该基因在根、茎、叶和花中均有表达,其中花中表达量最低.SmCYP76S7 蛋白除定位于内质网外,还分布于多个细胞结构.SmCYP76S7 基因的表达在红光处理和MeJA处理样品中显著上调,是典型的光和MeJA诱导基因.结论 SmCYP76S7 基因是CYP76 家族成员,结合其表达特性和同家族其他成员的催化活性,该蛋白很可能参与丹参酮类成分的生物合成,其具体的生物学作用值得进一步深入挖掘.

[目的]WRKY是植物特异性转录因子家族之一,参与植物多种生命活动,但在草莓中鲜见WRKY70相关报道.深入解析WRKY70同源基因在草莓响应胁迫过程中的作用,加快分子育种技术应用,培育新草莓种质资源.[方法]用同源克隆法从'红颜'草莓果实中克隆得到FaWRKY70基因,用生物信息学分析其保守结构域、理化性质、蛋白质结构及进化关系等,并结合qRT-PCR数据进行表达模式分析.[结果]FaWRKY70基因全长1 020 bp,编码339个氨基酸;同源基因比对发现,FaWRKY70与苹果、牡丹等同科物种氨基酸序列相似度较高,且同源基因多与植物对生物、非生物胁迫响应相关,暗示FaWRKY70可能参与草莓抵御胁迫的过程;FaWRKY70在草莓不同器官中均有表达,且差异显著,在花中表达量最高,在果实中最低;水杨酸处理后,FaWRKY70基因快速响应,表达量在3 h后达到最高,随后逐渐降低;茉莉酸甲酯处理后FaWRKY70基因受诱导响应程度小,整体呈下调趋势.[结论]FaWRKY70能通过不同响应方式参与草莓生命活动及激素信号转导过程.

Trihelix转录因子的功能使其在许多非生物逆境胁迫中都具有重要作用,尤其表现为参与低温、干旱、洪涝、盐碱、脱落酸、茉莉酸甲酯等众多非生物胁迫的信号途径.然而目前对人参Trihelix基因家族的研究还较少.该研究从人参基因组数据库中鉴定筛选出41个Trihelix基因家族成员,使用生物信息学方法分析家族成员理化性质、顺式作用元件、亚细胞定位、染色体定位与非生物胁迫诱导的表达模式.结果表明人参Trihelix家族成员85％定位于细胞核中,Trihelix蛋白二级结构以无规则卷曲和a螺旋为主.在Trihelix的启动子区域鉴定出了与低温、激素响应、生长发育等多种非生物胁迫相关的顺式作用调节元件.通过对模式植物拟南芥和人参进行种间的Trihelix转录因子共线性分析发现人参与拟南芥之间共有共线性基因对19个,仅3、6、12号染色体不存在共线性基因对.qRT-PCR分析结果表明基因GWHGBEIJ010320.1在低温胁迫下表达量显著上调,显著响应低温胁迫.该研究为今后探讨人参Trihelix转录因子在人参非生物胁迫以及人参生长发育过程中的功能奠定了基础.

为探究七叶一枝花的种子萌发生理机制,该文从种胚形态上对七叶一枝花种子萌发过程的时期进行了划分,并分析了不同时期种子内源激素含量及相关酶活性的变化规律.结果表明:(1)根据种胚形态可将种子萌发过程细分为 8 个时期,即种胚未萌动时期(S1 期)、心形胚时期(S2 期)、种胚膨大时期(S3 期)、胚根未突破种皮时期(S4 期)、子叶柄伸长和胚根突破种皮时期(S5 期)、下胚轴突破种皮时期(S6 期)、上胚轴伸长时期(S7 期)、胚根伸长时期(S8 期).(2)不同萌发时期种子的α-淀粉酶活性均明显高于β-淀粉酶.(3)超氧化物歧化酶(SOD)活性在S5 期最高,S1 期最低;过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性随种子萌发进程总体呈上升趋势,可溶性蛋白含量随种子萌发进程先下降后升高.(4)吲哚乙酸(IAA)、赤霉素(GA3)、脱落酸(ABA)和水杨酸(SA)含量随种子萌发进程整体呈下降趋势;1-氨基环丙烷羧酸(ACC)、茉莉酸(JA)、油菜素内酯(BRs)随种子萌发进程整体呈上升趋势;细胞分裂素类(CTKs)含量无显著变化;IAA/ABA和GA3/ABA随种子萌发进程呈先下降后上升趋势,而 CTKs/ABA 则不断升高.(5)ABA、IAA、GA3含量与胚率呈负相关,而ACC、JA、BRs、POD、CAT、β-淀粉酶活性与胚率呈正相关.综上认为,七叶一枝花在不同时期种子内源激素含量及相关酶活性各不相同,其中α-淀粉酶活性、POD活性可能与种胚胚根伸长有关,GA3可能影响种胚形成,而ABA则可能抑制种胚的生长发育.

植物生长调节剂5-羟色胺(5-HT,5-hydroxy-tryptamine)已应用于农业生产,以提升作物抗旱性,然而其转录水平的分子机制尚不清楚.本研究通过转录组测序、内源激素水平和抗氧化酶活性的综合评价,探讨模拟干旱胁迫下蜡杨梅幼苗响应外源5-羟色胺的生理和分子影响机制.结果表明,50μmol/L的5-HT处理显著提高了蜡杨梅根系中脱落酸和茉莉酸含量,而100 μmol/L的5-HT处理的结果则刚好相反.50 μmol/L的5-HT处理诱导丙二醛含量和超氧化物歧化酶活性显著升高,而过氧化氢含量则显著降低.基于上述两种浓度水平的5-羟色胺处理基因集富集分析结果表明,差异表达基因集主要包括抗氧化酶活性、氧化还原酶活性、生长素和赤霉素介导信号传导、细胞壁生物合成、木聚糖生物合成、果胶代谢、次生代谢物生物合成、苯丙烷和半乳糖醛酸代谢等.与抗氧化酶活性及激素代谢相关的差异表达基因主要为PER、LAC、DHAR和PIN等.通过加权基因共表达网络分析发现8个共表达基因模块与5-羟色胺及干旱胁迫显著相关,其中枢纽基因KAB1218346.1(LOX3)、KAB1219593.1(WRKY53)和KAB1217691.1(CZF1)主要参与激素代谢和转录调控,上述关键基因及其分子调控机制将是今后研究的重要对象.

目的:采用网络药理学方法和分子对接技术并结合体内实验,分析并验证补肾启智方调控海马神经元铁死亡改善血管性痴呆(vascular dementia,VD)认知功能的作用机制.方法:在TCMSP数据库、BATMAN-TCM数据库、ETCM数据库筛选补肾启智方的活性成分及其作用靶点;在GeneCards数据库、OMIM数据库、DisGeNET数据库筛选血管性痴呆的潜在靶点;在FerrDB数据库筛选铁死亡的相关靶点,以上所有靶点均经Uniprot数据库规范,并在微生信-免费在线绘制韦恩图——Venn Diagrams网站获得三者的交集靶点.采用Cytoscape 3.9.1 软件绘制"补肾启智方药物-活性成分-潜在靶点"网络、"补肾启智方-血管性痴呆-铁死亡靶点"的蛋白质-蛋白质相互作用(protein-protein interaction,PPI)网络,并进行拓扑学分析以获得核心成分与核心靶点;在DAVID数据库进行交集靶点的基因本体(Gene Ontology,GO)功能富集分析、京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)通路富集分析.采用AutoDock 4 软件进行分子对接,并利用PyMol 2.5 软件对分子对接结果进行可视化分析.通过动物实验验证关键靶点及信号通路.将32 只SD雄性大鼠随机分为假手术组、模型组、补肾启智方高剂量组(14.4 g·kg-1)、补肾启智方低剂量组(3.6g·kg-1),每组 8 只.除假手术组外,其余大鼠采用双侧颈总动脉永久结扎(2-vessel occlusion,2-VO)法建立血管性痴呆模型.采用Morris水迷宫实验评估大鼠的空间学习与记忆能力;Western blot法检测大鼠海马组织中缺氧诱导因子1α(hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α)、细胞溶质载体家族7 成员11(solute carrier family 7 member 11,SLC7A11)、谷胱甘肽过氧化物酶4(glutathione peroxidase 4,GPX4)的蛋白表达;生化法检测大鼠海马组织中丙二醛(malondialdehyde,MDA)、谷胱甘肽(glutathione,GSH)水平.结果:筛选得到补肾启智方调控海马神经元铁死亡治疗VD的活性成分40 种,有效靶点30 个,核心成分是槲皮素、茉莉酮、马兜铃酮,核心靶点是肿瘤蛋白P53(tumor protein P53,TP53)、核因子E2 相关因子2(nuclear factor erythroid 2-related factor 2,Nrf2)、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,MTOR)、HIF-1α;GO功能富集分析结果显示,补肾启智方可能通过改善细胞对过氧化氢、缺氧、氧化应激的反应及促进血管生成等方面治疗VD,KEGG通路富集分析表明,其可能通过调控缺氧诱导因子 1(hypoxia inducible factor-1,HIF-1)信号通路、细胞衰老、活性氧、叉头盒蛋白O(forkhead box protein O,FoxO)信号通路、表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)信号通路等治疗VD.经补肾启智方干预后,VD大鼠的空间学习与记忆能力得到改善,海马组织MDA表达降低(P<0.01)、GSH水平升高(P<0.01),HIF-1α与铁死亡核心调控蛋白SLC7A11 和GPX4 蛋白表达水平显著升高(P<0.01,P<0.05,P<0.01).结论:补肾启智方可通过多成分、多靶点改善VD认知功能,其关键机制可能与激活HIF-1α/SLC7A11/GPX4 信号通路、抑制海马神经元铁死亡相关.

地黄为我国传统的常用大宗中药材,具有清热凉血、养阴生津之功效.环烯醚萜苷是地黄药材的主要活性成分,环烯醚萜氧化酶是环烯醚萜苷生物合成途径的关键限速酶.该研究基于转录组数据,筛选到 1 条环烯醚萜氧化酶基因RgIO,对其进行了系统的生物信息学、表达特性和亚细胞定位分析.结果表明,RgIO的编码区为 1 536 bp,编码 511 个氨基酸,相对分子质量 58 258.01.RgIO的蛋白序列包含细胞色素P450 氧化酶的保守结构域和基序,与列当科 3 个植物独脚金、黄独脚金和大花胡麻草的同源蛋白序列一致性最高,与长春花CrIO的序列一致性也高达 77.28%.RgIO在地黄的叶中特异性高表达,而且响应茉莉酸甲酯(MeJA)的诱导,MeJA处理3、6 h,在叶和块根中其表达量分别增加了 3.15、1.3 倍.亚细胞定位结果显示RgIO分布在内质网上.利用根癌农杆菌介导法在地黄叶片中瞬时表达RgIO,梓醇的含量较瞬时表达空载体的对照增加了 0.82倍.该研究为地黄梓醇的分子调控和生物合成提供了关键的靶基因,也为完整解析地黄梓醇的生物合成途径奠定了基础.