沙蓬（Agriophyllum squarrosum），又名沙米，廣泛分布于亞洲溫帶沙漠地區(qū)，抗逆性強(qiáng)，是一種具有多種藥理作用和生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的民族藥用植物。沙蓬地上組織提取物具有降血糖和降血脂等功能。萜類(lèi)化合物具有顯著的抗氧化活性，且在植物抵抗生物和非生物脅迫中發(fā)揮重要作用，近年來(lái)對(duì)民間藥材中萜類(lèi)化合物的天然藥物化學(xué)和生物合成等研究已成為熱點(diǎn)，但關(guān)于沙米中萜類(lèi)化合物的分子合成機(jī)制知之甚少。
中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院研究員馬小飛研究團(tuán)隊(duì)以位于青藏高原高寒荒漠的沙米為試驗(yàn)材料，基于非靶向代謝組學(xué)分析，在其地上組織中發(fā)現(xiàn)了8種含量富集的萜類(lèi)物質(zhì)，初步鑒定單萜類(lèi)的檜萜和雙萜類(lèi)的18-去甲-4,15-二羥松香-8,11,13-三烯-7-酮在莖中含量較高，類(lèi)固醇類(lèi)的水龍骨素在穗中含量最高，玉米黃質(zhì)在葉中含量最高。此外，科研人員結(jié)合地上不同組織的比較轉(zhuǎn)錄組分析，鑒定了沙米中萜類(lèi)合成相關(guān)的unigene，發(fā)現(xiàn)其基因表達(dá)存在組織特異性，與產(chǎn)生萜類(lèi)化合物的組織多樣性分布呈正相關(guān)。此外，與其它幾種莧科植物以及擬南芥相比，沙米中參與萜類(lèi)化合物合成的OSC和TPS基因家族中的TPS-g基因亞家族和BAS、LUS基因呈現(xiàn)明顯的基因擴(kuò)張現(xiàn)象，沙米中萜類(lèi)合成的功能多樣化和基因擴(kuò)張可能與適應(yīng)沙漠逆境有關(guān)。該研究為沙米萜類(lèi)化合物的生物合成提供了有效遺傳信息，為沙米的藥用和生態(tài)農(nóng)業(yè)應(yīng)用研究提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
相關(guān)研究成果以Comparative transcriptome analysis to identify genes involved in terpenoid biosynthesis in Agriophyllum squarrosum, a folk medicinal herb native to Asian temperature deserts 為題，發(fā)表在Plant Biotechnology Reports上，博士研究生尹曉月為論文第一作者，馬小飛為論文通訊作者。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、甘肅省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目和西部之光項(xiàng)目等的支持。
沙米萜類(lèi)合成酶TPS基因家族
沙米萜類(lèi)合成含量與OSC和TPS基因家族表達(dá)關(guān)聯(lián)分析
