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人参属多物种核型进化和比较基因组学分析

分子植物育种 2023年

作者：张行吴博晓谭昙王红玥李新玲高可宁魏晓双祁新王真慧王振南吉林农业大学农学院

近年来，随着测序技术的发展，人参属多个物种基因组相继被测出，在全基因组水平上对人参属物种基因组结构与进化就有了新的认识。多倍化在植物进化过程中是普遍存在的，最新的研究表明，人参属物种在其进化过程中经历了复杂的多倍化过... 详细信息

近年来，随着测序技术的发展，人参属多个物种基因组相继被测出，在全基因组水平上对人参属物种基因组结构与进化就有了新的认识。多倍化在植物进化过程中是普遍存在的，最新的研究表明，人参属物种在其进化过程中经历了复杂的多倍化过程，也造成了其基因组结构异常复杂。本研究以已组装到染色体水平基因组的人参、屏边三七、西洋参以及竹节参为研究对象，葡萄为参考基因组，利用比较基因组学的研究方法，对人参属几个物种间进行基因组水平的联合比对分析，通过分析由全基因组加倍所导致的基因丢失、保留以及进化规律，得出人参属物种基因组进化过程以及基因组加倍后结构进化方式。结果表明，通过比较分析发现其祖先核心-真核基因组经历了3轮WGDs (γ， PG-β和PG-α)；人参属物种具有相对保守的祖先核心-真核基因组；它们发生过一次共同的WGT事件；人参属物种的基因组在进化历程中发生了大规模断裂融合以及重排。该项研究为理解人参属多倍化过程提供了清晰的基因组同源结构分析证据，对于人参属多物种基因组形成和基因进化研究提供了重要的理论基础。

关键词：人参属核型进化多倍化基因组比对

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人参属植物叶绿体基因组特征及其进化的研究

福建农业学报 2022年第7期37卷 886-896页

作者：刘潮李敏任怡园钱柏霖韩利红曲靖师范学院生物资源与食品工程学院/云南省高校特色果酒技术创新与应用工程研究中心云南曲靖655011

[目的]对人参属(Panax L.)物种叶绿体基因组特征及其系统发育进行研究,为我国人参属资源的遗传学研究和开发利用提供理论依据。[方法]基于14种人参属植物叶绿体基因组序列,利用生物信息学软件,对叶绿体基因组特征、序列重复、结构变异... 详细信息

[目的]对人参属(Panax L.)物种叶绿体基因组特征及其系统发育进行研究,为我国人参属资源的遗传学研究和开发利用提供理论依据。[方法]基于14种人参属植物叶绿体基因组序列,利用生物信息学软件,对叶绿体基因组特征、序列重复、结构变异、基因进化和系统发育进行分析。[结果]人参属物种叶绿体基因组均为典型的四分体结构,包含114个unique基因。长重复序列主要为回文重复和正向重复,30~39 bp的重复序列最多,SSR大多为A/T重复,单核苷酸重复是最丰富的类型。人参属叶绿体基因组未发生基因重排,反向重复区(IR)与单拷贝区边界高度保守,鉴定的12个核苷酸高度可变热点中7个位于大单拷贝(LSC)区,5个位于小单拷贝(SSC)区。根据dN/dS比率,发现功能未知基因clpP、ycf1和ycf2受正选择作用。系统发育分析显示,屏边三七和三叶参位于基部支系,四倍体人参和西洋参与其他二倍体物种聚在不同支系,三七、竹节参和越南参则亲缘关系较近。[结论]人参属叶绿体基因组基因数目和顺序一致,基因组结构保守,重复序列数目和类型存在差异,单拷贝区核苷酸多态性高于IR区,正选择基因可能与物种的生态适应性有关。

关键词：人参属叶绿体基因组重复变异系统发育

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人参属植物炭疽病菌致病机制研究进展

吉林农业大学学报 2023年第6期45卷 725-736页

作者：杨一帆占浩鑫陈禹彤卢宝慧刘丽萍高洁吉林农业大学植物保护学院长春130118

炭疽菌属(Colletotrichum)真菌被列为全球第八大植物病原真菌,在全世界范围内可引起众多单双子叶植物病害,人参属(Panax)植物被炭疽菌属真菌侵染后产量受损、品质下降,直接或间接导致严重经济损失。对人参属植物炭疽病菌的分类学进展、... 详细信息

炭疽菌属(Colletotrichum)真菌被列为全球第八大植物病原真菌,在全世界范围内可引起众多单双子叶植物病害,人参属(Panax)植物被炭疽菌属真菌侵染后产量受损、品质下降,直接或间接导致严重经济损失。对人参属植物炭疽病菌的分类学进展、致病机制研究进展及存在问题进行综述,并讨论了人参属植物炭疽病菌的研究方向,以期为系统研究炭疽菌属真菌致病机制和人参属植物病害防治提供理论支持。

关键词：人参属炭疽菌属致病机制致病基因

人参属三萜皂苷代谢产物多样性形成的进化机制

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分子植物育种 2024年

作者：张行张辰王富刘滨王海枫王镜博祁新郭昊王振南王真慧吉林农业大学农学院吉林省产品质量监督检验院

次生代谢产物对于植物的生长发育和环境适应起到了重要的作用。其中，三萜皂苷作为双子叶植物中最重要的防御代谢产物，其主要是由CYP450超家族的CYP716家族合成。在人参属中，人参皂苷是最重要的三萜类代谢产物，并且其中大部分只发现... 详细信息

次生代谢产物对于植物的生长发育和环境适应起到了重要的作用。其中，三萜皂苷作为双子叶植物中最重要的防御代谢产物，其主要是由CYP450超家族的CYP716家族合成。在人参属中，人参皂苷是最重要的三萜类代谢产物，并且其中大部分只发现于人参属物种中。因此，本研究利用比较转录组学和代谢组学分析手段，以人参属次生代谢产物三萜皂苷为研究对象，探讨人参属CYP716家族功能与表达进化模式对人参皂苷合成的影响，并分析古多倍化/(再)二倍化过程对促进现存双子叶植物代谢多样性的重要作用。结果表明，CYP基因的优先保留和调控分化促进了现有人参次生代谢产物的多样化。更重要的是，人参皂苷生物合成关键基因(如CYP716亚家族， UGTs)的新功能化和表达水平亚功能化，促进了人参属中人参皂苷结构和功能的进化多样性。再者，本研究还证明了人参的两个亚基因组中的皂苷生物合成相关基因(UGT亚群， CYP716亚群等)，在进化历程中保留了其在根组织中的高表达模式。两种达玛烷型(S和Y亚群)和一种齐墩果烷型(A亚群)合成人参皂苷在不同人参属物种不同组织之间存在显著差异，并推测这可能与人参皂苷生物合成基因的表达差异有关。这些结果不仅揭示了人参属三萜皂苷代谢产物多样性形成的进化机制，同时也为利用生物技术提高人参皂苷的产量提供了重要的思路。

关键词：人参属三萜皂苷代谢多样性进化机制

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人参属植物叶绿体基因组密码子偏好性分析

分子植物育种 2022年第19期20卷 6350-6361页

作者：石岩硕赵永星郑州大学药学院郑州450000 河北省人民医院药学部石家庄050051

为明确人参属药用植物叶绿体基因组密码子偏好性,本研究以人参、三七、西洋参、珠子参为材料,利用EMBOSS在线程序和CodonW 1.4.2软件分析密码子使用偏性。结果表明,人参、三七、西洋参、珠子参叶绿体基因组密码子均以第三位碱基A/T结尾... 详细信息

为明确人参属药用植物叶绿体基因组密码子偏好性,本研究以人参、三七、西洋参、珠子参为材料,利用EMBOSS在线程序和CodonW 1.4.2软件分析密码子使用偏性。结果表明,人参、三七、西洋参、珠子参叶绿体基因组密码子均以第三位碱基A/T结尾且密码子使用更偏向A/T碱基。中性绘图分析、ENC-plot分析和PR2-plot分析表明,自然选择对人参属叶绿体基因组密码子的使用模式具有主导作用。以ΔRSCU>0.08为条件筛选最优密码子,分别明确了人参、三七、西洋参和珠子参的最优密码子分别是20、21、19和16个。其中,人参、三七、西洋参、珠子参共同拥有最优密码子14个。本研究系统分析了人参叶绿体基因组密码子使用偏好性及其影响因素,为研究人参叶绿体基因组进化机制、遗传育种、资源鉴定和外源表达基因构建提供理论支撑。

关键词：人参属叶绿体基因组密码子偏好性最优密码子系统进化

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人参属药用植物无公害种植技术探讨

中国实验方剂学杂志 2018年第23期24卷 8-17页

作者：沈亮徐江孟祥霄李西文李刚李琦中国中医科学院中药研究所北京100700 盛实百草药业有限公司北京100062 上海市药材有限公司上海200002

大多数人参属药用植物是我国传统名贵中药材,市场需求量巨大,然而人参属药材生产种植过程中一直存在生产无序、农残及重金属含量超标等问题,开展无公害种植是解决该问题的有效手段,同时也是现阶段中药材种植产业的发展方向。为了指导无... 详细信息

大多数人参属药用植物是我国传统名贵中药材,市场需求量巨大,然而人参属药材生产种植过程中一直存在生产无序、农残及重金属含量超标等问题,开展无公害种植是解决该问题的有效手段,同时也是现阶段中药材种植产业的发展方向。为了指导无公害人参属植物种植与生产,生产高品质中药材,本文依据本课题组多年研究结果,结合人参属药材研究现状,建立了人参属药材无公害精细栽培技术体系,包括精确的栽培选地、系统的土壤改良、优良的种质种苗选育、科学的无公害种植模式及高效的病虫害综合防治技术等,以期为人参属药材无公害精细化栽培提供参考。

关键词：人参属药用植物无公害种植产地环境品种选育土壤修复综合防治

人参属药用植物地上部位皂苷类成分的化学和分析研究进展

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中国中药杂志 2014年第3期39卷 412-422页

作者：白敏毛茜徐金娣朱玲英朱贺王强李松林中国药科大学天然药物活性组分与药效国家重点实验室江苏南京210009 中国中医科学院江苏分院江苏省中医药研究院中药分析和代谢组研究室江苏南京210028

人参属药用植物地上部位与根茎具有不同的药理活性、成分组成及分布。该文主要对人参、三七、西洋参、竹节参地上部位(茎叶、花、果实)中的皂苷类成分和分析方法进行总结,为深入研究该属药用植物地上部位的化学成分、质量控制以及实现... 详细信息

人参属药用植物地上部位与根茎具有不同的药理活性、成分组成及分布。该文主要对人参、三七、西洋参、竹节参地上部位(茎叶、花、果实)中的皂苷类成分和分析方法进行总结,为深入研究该属药用植物地上部位的化学成分、质量控制以及实现资源综合利用提供科学依据。

关键词：人参属地上部位皂苷分析资源综合利用

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人参属中药材重金属残留研究进展

中国现代中药 2023年第6期25卷 1350-1357页

作者：廖高雨郭兰萍张小波刘伟张亚玉崔秀明杨野昆明理工大学生命科学与技术学院云南昆明650500 云南省三七重点实验室云南昆明650500 中国中医科学院中药资源中心北京100700 齐鲁工业大学(山东省科学院)山东省分析测试中心山东济南250014 中国农业科学院特产研究所吉林长春130112

三七、人参和西洋参是人参属名贵中药材,但均存在不同程度的重金属超标问题。为了解3种人参属中药材重金属超标情况及种间差异,以《中华人民共和国药典》 2020年版对重金属的限量值为评判标准,分析了三七、人参和西洋参研究文献报道中... 详细信息

三七、人参和西洋参是人参属名贵中药材,但均存在不同程度的重金属超标问题。为了解3种人参属中药材重金属超标情况及种间差异,以《中华人民共和国药典》 2020年版对重金属的限量值为评判标准,分析了三七、人参和西洋参研究文献报道中的铜、铅、砷、镉、汞5种重金属的数据。结果表明,三七中铜、铅、砷、镉、汞的超标率分别为1.04%、1.65%、9.98%、1.58%、1.03%;人参中汞、砷超标率分别为7.4%、0.23%;西洋参中汞超标率为1.86%。目前,3种药材的研究多聚焦于重金属的含量检测,重金属的消减措施研究较少,今后应加强重金属残留的安全风险评估研究,根据药材的植物学特征和区域土壤重金属特征制定更加科学的限量标准,以增强含重金属中药材的安全。

关键词：人参属中药材重金属安全风险评估

气候调控愈伤组织培养结合基因组分功效灰色关联分析鉴定人参属药用植物关键基因及抗炎活性成分

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Acupuncture and Herbal Medicine 2022年第4期2卷 261-273页

作者：艾娇任永申程龙刘新桥李艳秋焦马静汪迎洲邓鑫陈霖霖中南民族大学药学院湖北中医药大学药学院

[目的]建立人参属药用植物关键基因和抗炎活性成分的鉴定新方法。[方法]首先,选择2年生人参、三七、西洋参、日本参、大叶人参的新鲜根诱导愈伤组织形成。其次,采用HPLC-MS分析愈伤组织中的皂苷,以一氧化氮还原为功效进行“成分功效”... 详细信息

[目的]建立人参属药用植物关键基因和抗炎活性成分的鉴定新方法。[方法]首先,选择2年生人参、三七、西洋参、日本参、大叶人参的新鲜根诱导愈伤组织形成。其次,采用HPLC-MS分析愈伤组织中的皂苷,以一氧化氮还原为功效进行“成分功效”灰色关联分析,寻找抗炎活性成分,并采用qRT-PCR测定炎症因子,以验证活性成分的抗炎作用。最后,再次使用qRT-PCR检测愈伤组织中关键基因的表达,并使用“基因组分”灰色关联分析检查基因调控途径与组分之间的关系。[结果]在三个实验温度(17、24和30℃)中,低温(17℃)更适合人参愈伤组织的产生。与其他人参植物相比,低纬度天然三七在高温(24℃和30℃)下的适应性更强。相同气候条件下(17℃)三七和日本人参愈伤组织中人参皂苷含量最高。抗炎成分主要是包括G-Rh1、G-Rb1、G-Rg3和G-Rh6/GKa。CYP76A47对抗炎成分的积累贡献最大。[结论]本研究为同一属多组分、多功能和多用途植物的基因组分功效相关研究提供了策略。

关键词：抗炎活性基因-成分-功效灰色关联分析 HPLC-MS 人参属 qRT-PCR 愈伤组织