近年来，中药材研究进展飞速，承载着数千年中医丰富理论的各种中药材，不仅为医药产业提供巨大的新药创制资源，更成为未来多靶点药物研发的源泉。
然而，尚有许多中医药理论，因缺少现代自然科学的支撑和验证，仍然难以被社会接受。

转录组研究属于功能基因组学研究范畴，是连接基因组与蛋白质组的纽带，着重于功能基因的表达，阐述生物学过程中的分子机理，已有青蒿、西洋参、金银花等传统中药材进行了转录组测序分析，转录组已经成为中药材领域较为成熟的研究手段。

一些名贵的、被广泛使用且有特色功效的中药材，其基因组信息未知，或基因组相关信息十分有限。我们通过转录组测序除了可获得该植物基因组信息，还可进行以下研究：

1. 筛选其功效、性状等相关次生代谢物合成及转录调控机制的候选基因；
2. 筛选分子标记，辅助育种；
3. 预测病原互作关系，阐明抗病机理、共生机制等；
4. 物种间与环境适应性相关、加速进化等基因的预测；
5. 与同源、近源物种间系统进化分析；
……

今天我们主要讲一下前两点的实验该怎么设计，先了解一般中药材的研究思路，再看三个案例。

中药材转录组总体研究思路

相关文献举例

实验目的：
1、得到通光藤转录组；
2、挖掘通关藤药用成分多氧孕烷生物合成机制；
3、开发SSR分子标记。

实验材料：一个样本，通关藤的茎与叶混样。


实验结果：
1. 测序得到63,175,764条Clean reads，拼接成65,796条Unigenes,获得通关藤的转录组参考序列；

2.对得到的Unigenes进行注释，功能分类后发现27条Unigenes与孕烷合成代谢相关；6条与多氧孕烷合成相关基因中5条在叶中表达量上调，说明多氧孕烷前体可能先在叶中合成，而后运输到茎中进行后续修饰并储存；

3. 对孕烷修饰相关基因3-O-葡糖基转移酶进行了家族树分析，找出7条基因在物种间同源，证明了该基因的功能。

实验目的：
1、得到灯盏花转录组参考序列数据；
2、发现与野黄芩苷、绿原酸生物合成及转录调节相关的候选基因；
3、寻找简单重复序列（SSR）标记，为该植物的分子标记辅助育种提供便利。

实验材料：一年生的成熟期的叶和花组织

实验结果：
1.测序得到62,595,942条Clean reads，拼接成73,029条Unigenes,获得灯盏花的转录组参考序列；
2.得到的unigenes比对Nr,SwissProt,KEGG,COG数据库后，发现与野黄芩苷、绿原酸生物合成及转录调节相关的候选基因；通过进化分析发现黄酮类特异性转录因子R2R3 – MYB。

3.通过鉴定SSR获得大量基因标记，最终在遗传相似度上将13个品种分为3个组为灯盏花的分子育种与基因应用提供了有利工具。

实验目的：通过构建幼年和成年两个铁皮石斛转录组参考序列数据库，比较差异基因，找出与次生代谢物多糖合成相关的基因。

实验取材：发芽后10月幼株一株；幼株移植18月后的成株一株。

实验结果：
1.得到幼年和成年两个铁皮石斛转录组参考序列,并分析得到不同成长阶段的差异基因；
2.发现大量与糖基转移酶、纤维素转移酶合成代谢通路相关的基因；
3.比较幼年和成年株的铁皮石斛中与多糖合成代谢相关的差异基因，发现是由GT家族TF家族中的多种基因共同参与调解其次生代谢通路。

做新时代的中药材

随着测序技术的不断完善，成本的不断降低，高通量测序技术对传统中草药的基因组序列完善、关键基因结构、表达及功能信息的挖掘，将成为中草药的生长发育、关键次生代谢物合成代谢等生物学过程研究的必经之路，为中药材的研究奠定更加坚实的分子机制的理论基础。

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