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大会剪影 | 第一届药用植物次生代谢青年科学家论坛圆满落幕

  • 发布时间:2020-11-26 14:24
  • 访问量:0

【概要描述】

大会剪影 | 第一届药用植物次生代谢青年科学家论坛圆满落幕

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  • 分类:市场动态
  • 作者:小维
  • 来源:迈维代谢MetWare微信公众号
  • 发布时间:2020-11-26 14:24
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第一届药用植物次生代谢青年科学家论坛

 

 

        由陕西省科协、陕西省高校科协联席会主办,西北农林科技大学科协、西北农林科技大学生命科学学院、东北林业大学生命科学学院、林草联盟和武汉迈维代谢共同承办的 第一届药用植物次生代谢青年科学家论坛”于11月20号完美落幕。本次会议分为4个分论坛,会前注册人数为1000人,会议期间有来  150多个学校及科研单位的老师同学参与了线上直播,会议累计学习2265人次,其中单个论坛直播同时在线观看交流人数为400-700人左右。四个分论坛都给我们带来了高质量的 报告分享,小伙伴们是不是意犹未尽?下面跟小维一起来回顾四个分论坛的精彩瞬间吧。

 

 

01、药用植物次生代谢调控

  

 

        一直在中药领域深耕的 国银老师,给我们分享了他们课题组在过去的这15年间有关丹参方方面面的研究,不论是关于“WRKY1、WRKY2、ERF1、ERF115”等转录因子对于丹参中丹参酮还有酚酸的合成和积累的调控,还是关于体外建立丹参发根体系用于提高代谢物丹参酮的积累,都对于丹参的研究具有重要意义。

  

 

        而同样致力于丹参的转录调控研究的麻鹏达老师,同样也带来了对丹参转录因子的完善研究,在利用外源诱导子的基础上,筛选出丹参中的9个JAZ转录因子,而这些转录因子的调控网络具有3种不同调控方式,包括转录因子内部相互互作调控、调控其他转录因子、或者调控基因的表达,建立出丹参中丹参酮和酚酸间的调控联系。感谢两位老师带来的有关丹参的相关研究分享,而对于这个药用植物“模式植物”丹参的研究也能助力其他药用植物的研究。

  

 

 

 报告剪影

 

 

        说到研究药用植物中调控机制的研究,张阳老师带来了不一样的思路,从非药用植物番茄入手,从而建立起完善的研究思路应用于药用植物的研究,而从这一物种入手,张阳老师课题组也同样交出了漂亮的成绩单,不论是从黄三文老师课题组关于番茄的群体组学(基因组+转录组+代谢组)结果中筛选到一个与4-香豆酸相关的SNP位点之后进行的研究,结果发现了调控腺毛生长的转录因子SIMIXTA,而该转录因子同时也可以与莽草酸途径的限速酶DAHPS的编码基因进行结合,促进芳香氨基酸和下游次生代谢产物的产生,从而将碳通量导向芳香氨基酸的合成,为下游二级代谢提供产物;还是从个体组学的研究中,建立起MicroTom番茄所有主要生长阶段和组织的转录组和代谢组MMN数据集,该数据集可以用于研究番茄重要代谢通路的调控,从该数据集中分离出一个甾体糖苷生物碱代谢途径中的新转录因子bHLH114,该转录因子可以正调控SGA的合成,而不是直接调控之前报道的MYC2转录因子,这些研究都为后续建立其他药用植物的研究体系打下夯实的基础,也给在药用植物领域研究的科研工作者们一些启发。

 

 

02、药用植物次生代谢途径解析

 

 

        黄芩作为一种中草药已经被使用超过2000年的时光,而关于其基因组的信息,在去年才被赵清老师实验室完成并发表在植物科学领域高水平期刊Molecular Plant上,而这一基因组信息的完成,也为后续黄芩的研究奠定了夯实的基础,在未获得完整的黄芩基因组信息之前,赵清老师实验室也通过比较根和花中不同的转录组数据筛选了参与白杨素合成为黄芩素以及去甲汉黄芩素的相关基因,并对基因功能进行了验证,完善了在根中黄芩素的合成通路,而在此研究中,同样发现在黄芩的地上部分积累的物质类型以及合成通路与根中不一致,这一结果深刻的解释了黄芩根入药的原因

 

 

报告剪影

 

 

        与赵清老师不一样,李伟老师重点关注的物种是除虫菊,这种植物能产生天然农药除虫菊酯,利用转录组和代谢组学的技术,对除虫菊花子房外壁的腺毛中合成的除虫菊酯的合成通路进行解析,对除虫菊酯的结构进行拆分,通过酸配体和醇配体进行缩合合成除虫菊酯,李伟老师也对这两个配体相关的合成通路进行研究,目前也获得不错的进展。

  

 

        不同于前面两位老师,利用转录组学技术对黄芩进行研究,黄安诚老师基于小部分代谢产物相关的合成基因在基因组上成簇存在,从基因组水平出发,利用plantiSMASH对拟南芥基因组上成簇出现的基因进行筛选,之后对筛选得到的基因簇相关的基因进行功能研究,同时结合代谢组学进行验证,进而获得新颖的化合物以及其合成基因。而该研究也于2019年发表在生命科学顶刊Science上,对后续有基因组的药用植物提供了新的研究思路。

 

 

03、合成生物学在药用植物中的应用

 

 

        与从植物中提取中不同,微生物作为底盘生物进行代谢物的合成及提取都能极大程度的提 高代谢物的产量,袁俊峰老师带来了他们实验室的最新研究,目前糖酵解ppb等启动子是持续性表达的启动子,会导致菌株不稳定,因此建立一个可控诱导表达系统会让菌株更加稳定。袁俊峰老师以此为目的,成功建立了一个铜离子浓度不同的诱导菌株,并且也能诱导苯丙氨酸合成为苯乙酸。

  

 

        由刘成伟老师带来的分享主要是利用米曲霉这种真菌进行植物代谢通路的构建,米曲霉可以高效利用淀粉,利用这一优点,将植物中合成代谢通路的基因导入米曲霉启动子构建完善的体系,可以分离得到植物代谢通路的中间产物,对于完善植物代谢通路合成具有很大的优势。利用这一系统,刘成伟老师实验室对猴头菇中猴头 菌素的合成通路进行研究,由于猴头菇的生长特异性,对于筛选该物质合成的基因筛选增加了难度,而根据前人的研究,筛选基因进行验证,最终确定了基因簇基因、酰基转移酶等相关基因,完善了猴头菌素的合成。 

 

   

 

报告剪影

 

  

        植物代谢通路的合成有多种类型的基因参与,因此需要建立一个多基因载体系统才能保证代谢物的异源正常合成,除了常用的Gibson、GateWay载体系统,祝钦泷老师团队建立出高效多基因叠加系统TGSII,并且利用此系统在大米中构建了花青素和虾青素的合成系统。

 

  

 

04、多组学应药用植物中的应用

 

 

        苦荞作为一种药食同源的植物,可以用来做苦荞茶、苦荞酒,因此孙伟老师实验室对苦荞进行了深入研究,在研究中发现运用代谢组学对苦荞进行鉴定,不同表型的苦荞在代谢组水平上能发生良好的分离,并通过鉴定出的参与苦荞苦味形成的物质芦丁和蒽醌类物质进行相关基因的研究,发现了参与芦丁形成的糖苷转移酶基因FtUGT1;除此之外,由于苦荞的生长主要是在培养架上,那么光照条件是否会影响苦荞?结果表明,在蓝光处理之后,苦荞中的代谢物变化明显,同时结合转录组学筛选相关基因,通过共表达分析得到一个FtMYB116转录因子,该转录因子参与了光诱导苦荞中芦丁的合成。

 

 

报告剪影

 

 

        由于中医药质量良莠不齐、中药材基础研究匮乏等原因,因此所在课题组提出了本草基因组学计划,开展药用植物的结构基因组和功能基因组研究,利用多组学技术揭示药用植物分子遗传学机制,从中药复杂遗传背景到中药活性成分生物合成及调控、分子育种形成一条完整的研究思路。徐志超老师从栀子出发为我们带来了完善的研究思路,栀子是第一批评为药食同源的物种,具有多种药用功能,其主要药用活性成分主要有两种:西红花苷、栀子苷,但栀子中这两种成分在不同产区差异巨大。西红花苷的合成通路中,前端的物质合成未知,后端的合成已经有相关研究,徐志超老师通过基因组学手段获得高质量的栀子基因组,而对栀子中不同组织部位中西红花苷的积累中进行鉴定,发现西红花苷特异性积累在成熟的果实中,通过这一结论进一步筛选西红花苷合成的第一步合成基因类胡萝卜素双加氧酶基因,筛选得到14个CCD基因,其中只有一个在不同成熟程度的果实中特异且高表达的基因。对该基因进行功能验证,发现该基因可以参与西红花苷前体物质西红花二醛的合成,而进一步分析栀子的基因组信息,发现该基因有一个串联复制,保证了在栀子中能够合成西红花苷。进一步完善西红花苷的合成,西红花二醛进一步通过乙醛脱氢形成西红花酸,筛选得到了18个该类型基因,从而确定了LDHC2H3的功能。同时对参与后端的合成通路进行分析,发现了两个前人未发现的UGT基因,这两个UGT参与了西红花苷的合成,通过体外建立的体系也证明了这两个UGT能够催化西红花苷的合成。徐志超老师实验室通过完善栀子的基因组,结合代谢组学确定栀子中重要成分的积累部位,同时结合转录组学技术筛选积累部位实时表达的基因,从而完善了西红花苷的合成,而借助基因组的信息,则助力了基因的筛选,同时也阐述了栀子、咖啡、西红花在进化上的关系。

 

 

        与徐志超老师的思路类似,陈俊峰老师在菘蓝的研究也从基因组学出发,但在这之前,同时也通过代谢组学技术对不同产地的菘蓝进行分型,以靛蓝类物质为主要筛选条件,筛选得到一个土耳其品种不产生靛蓝类物质,以该物种作为主要的对照来研究靛蓝的合成通路。从靛蓝的物质结构变化推测出参与该通路的基因为P450基因,一共筛选出30个P450,进行功能验证,最终确定一个基因liCYP79B2,最后一CYP79B2作为入手点,对靛蓝出现的植物进化进行分析

 

 

        本次会议旨在为广大的中药科研者建立起一个交流的平台,省去线下会议的繁琐,也为更多意愿在中药研究中深入学习的研究生们提供更多学习的机会,本次会议的完美结束也为下一届会议的更好举办打下基础。如何让中药的研究真正站上世界的舞台,仍需更多的交流和努力,让我们共同学习,共同进步。

 

 

        注:在“迈维代谢MetWare”公号后台回复“分论坛一”、“分论坛二”、“分论坛三”、“分论坛四”,可获取响应专题更多分享信息。

 

 

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