全 文 ：植物学报 Chinese Bulletin of Botany 2015, 50 (5): 665–672, www.chinbullbotany.com
doi: 10.11983/CBB14179
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收稿日期: 2014-10-13; 接受日期: 2015-05-30
基金项目: NSFC-河南人才培养联合基金(No.U1304304)和河南省教育厅科学技术研究重点项目(No.14B180028)
* 通讯作者。E-mail: yqzhou@htu.edu.cn
地黄DNA分子标记与基因功能研究进展
周延清*, 王婉珅, 王向楠, 段红英
河南师范大学生命科学学院, 绿色药材生物技术河南省工程实验室, 新乡 453007
摘要 地黄(Rehmannia glutinosa)是一种具较高药用价值和经济价值的植物。有关地黄的种质资源、遗传育种、种植、化
学成分和药效、有效成分的提取和分析、植物组织培养和脱毒快繁等已有很多报道, 但地黄核酸分子生物学研究尚少。该
文从DNA分子标记、转录组学、基因功能和基因工程技术等方面对地黄核酸分子生物学研究进展进行综述, 并分析其发展
趋势。
关键词 核酸分子生物学, 地黄, 转录组, 基因工程技术, 中药
周延清, 王婉珅, 王向楠, 段红英 (2015). 地黄DNA分子标记与基因功能研究进展. 植物学报 50, 665–672.
地黄(Rehmannia glutinosa)是玄参科地黄属一
种重要的药用植物, 分布于中国、韩国和日本等地
(Kim et al., 2012)。在中国, 地黄分布于河南、山东、
陕西和山西等地, 但以河南的怀地黄最为著名, 质量
最优(Zhou et al., 2010 )。地黄块根富含梓醇、糖类、
苷类(如毛蕊花糖苷)、维生素、多种氨基酸和多种微
量元素, 是一种应用广泛的中药, 具有滋阴健肾、清
热解毒、补血、防癌、抗癌、增强免疫力、延缓衰老、
增强造血能力和降低血糖等功效(Sun et al., 2010;
Kim et al., 2012; Zhang et al., 2014), 其经济价值很
高。由于长年的营养繁殖, 造成其品质退化, 产量下
降(李明军等, 2006)。有关地黄增产和改良品质的研
究备受重视。随着分子生物学技术的飞速发展, 地黄
分子生物学, 尤其是地黄核酸分子生物学研究不断深
入, 取得了越来越多的成果。本文从DNA分子标记、
转录组学、基因功能和基因工程技术等方面对地黄核
酸分子生物学研究新进展进行综述, 以期为相关研究
人员提供参考。
1 地黄DNA分子标记
DNA分子标记是指能够反映生物个体或者种群间基
因组中或cDNA中某种差异特征的DNA或cDNA片段,
可以在DNA水平上直接反映生物个体之间的遗传变
异。DNA分子标记被广泛应用于分子遗传图谱构建、
种质鉴定、遗传多样性评价、重要基因定位和图位克
隆、功能基因组学研究、转基因植物鉴定与分子标记
辅助选择育种等方面(熊发前等, 2010)。地黄DNA分
子标记技术研究与应用始于1997年, 其后不断发展。
从1997年至2011年, 地黄研究中使用的分子标记较
多, 其中基因组DNA分子标记有RAPD、ISSR (周延
清等, 2004)、ITS (李宏庆, 2005)、AFLP (祁建军,
2007)和SRAP (Zhou et al., 2010); 叶绿体基因组
DNA标记有rbcL、ndhF、rps16和trnL-F序列(Kim et
al., 2012)。上述研究局限在地黄遗传多样性评价、分
类、鉴定、指纹图谱、居群遗传关系、结构及诊断茎
尖快速繁殖地黄品种和F1代杂种等方面(Choi, 1997;
周延清等, 2004; 李宏庆, 2005; 吴志刚等, 2007; 谷
凤平等, 2009; 赵楠和李宏庆, 2009)。近年来, SCAR
标记应用于区别中、韩地黄(Kim et al., 2012)和鉴别
中国地黄品种(周鹏等, 2012); 应用ITS2条形码序列
可准确、快速鉴定中药材地黄及其同属密切相关种
(侯典云等, 2013); 通过构建地黄微卫星富集文库开
发出地黄基因组SSR标记(程月琴, 2013); 基于转录
组测序技术开发出地黄EST-SSR标记, 并用于评价
地黄品种多态性(郭冠瑛, 2013)。
2 地黄转录组分析
地黄RNA是地黄DNA的转录产物。从地黄组织中提取
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RNA的浓度和质量对逆转录PCR、RACE、Northern
blot、半定量PCR、实时定量PCR、cDNA文库构建、
cDNA-AFLP、cDNA-SRAP和转录组测序等后续实验
的成功至关重要, 因此建立有效的地黄RNA提取技
术意义重大。在地黄RNA提取方面, 多采用试剂盒方
法(侯维海, 2011; 刘驰等, 2013; 周延清等, 2013;
张喻, 2014)。但在使用时最好同时比较几种不同公司
的试剂盒, 从中筛选出针对地黄某种组织效果最佳的
试剂盒, 针对地黄特定组织的结构特点和组成成分,
提取RNA的得率高且质量好。另外, 研究人员还根据
既有的植物RNA提取方法和试剂盒开发出适于地黄
特异组织或所有组织的RNA提取技术。例如, 孙鹏等
(2008a)研制出适用于从地黄块根、茎和叶3种组织器
官有效提取RNA的方法, 并且用此方法提取了完整
性和纯度都比较好的RNA; 郭兰(2012)以地黄试管块
根为材料, 比较了皂土法、CTAB法、异硫氰酸胍法、
RNAiso plus和改进的SDS/酚法提取RNA的实验结
果, 发现皂土法提取的地黄试管块根RNA的得率和
质量均最佳, 适合于后续的核酸分子生物学研究。
miRNA是一类非编码的单链小分子RNA, 在植
物的生长发育、逆境适应和代谢调控等过程中发挥着
至关重要的作用。因此, miRNA在地黄生长发育中的
作用备受研究者的青睐。Yang等(2011a)利用Solexa
测序技术构建小RNA文库, 获得大量地黄miRNAs,
从中鉴定出7个新的miRNAs和89个保守的miRNAs。
张重义等(2013)用生物信息学方法建立了地黄mi-
RNA表达谱, 并从中寻找到一些连作地黄miRNA。郭
冠瑛(2013)利用Solexa测序技术分别在根中和叶中
获得99 708条和94 544条转录组序列, 根叶联合拼
接获得 94 479条地黄转录组序列, 进而从中获得
87 665条转录本, 其中最长片段达8 009 bp, 最短片
段长204 bp。根据miRNA家族在不同物种中的保守
性, 赵春丽等(2014)将miRBase数据库中的已知植物
miRNA与通过高通量测序获得的93 172条地黄EST
序列进行同源比对, 按照miRNA前体应具备的标准
进行筛选, 获得了潜在的地黄miRNA分子, 进而采用
实时荧光定量PCR技术对8条预测的miRNA序列进
行了检测, 证实这8条miRNA在地黄中真实存在。王
宇亮等(2012)根据已知生地黄miRNA序列设计合成6
条特异的LNA反义寡核苷酸探针, 采用地高辛标记和
通用植物miRNA提取试剂盒和血液miRNA提取试剂
盒提取新鲜地黄和服用生地黄水煎剂后人体血液的
总RNA, 通过Northern blot方法验证了生地黄植物体
内存在miRNA, 生地黄水煎剂中生地黄的miR5140、
miR5137和miR5141可通过消化道进入人体血液。这
为研究miRNA在中药疗效中的作用机制提供了新的
思路和策略。
3 地黄基因功能研究
3.1 地黄药效相关基因
孙鹏等(2012)通过454高通量测序技术获得了数万条
地黄EST序列, 生物信息学分析发现其中含有所有萜
类骨架生物合成相关基因和4个环烯醚萜途径基因。
他们对部分异戊二烯转移酶基因进行了荧光定量
PCR分析 , 发现地黄中可能含有半乳糖磷酸酯酶
(GPP)基因, 暗示了环烯醚萜合成途径的复杂性以及
环烯醚萜途径I和II在环烯醚萜生物合成初期阶段具
有共同的酶促步骤(Sun et al., 2012)。侯维海(2011)
用RT-PCR和RACE技术克隆了地黄水苏糖、蔗糖合
成和代谢的关键酶基因, 用qRT-PCR技术分析它们
的组织特异性, 结果表明, 其表达量与地黄块根、茎
和叶中糖的含量相关。Yang等(2011a)利用软件对8
条地黄miRNA的靶基因进行预测, 发现其靶基因主
要编码与地黄代谢过程相关的蛋白。
3.2 地黄增产和器官膨大发育相关基因
张永华(2013)用兼并引物RT-PCR和RACE技术克隆
了1个地黄增产基因, 即怀地黄液泡质子泵焦磷酸水
解酶基因RgVP, 并且用qRT-PCR分析其时空表达。
臧亚超等(2012a)用RT-PCR和RACE技术克隆了地
黄扩展蛋白基因RgExpA1, 并用qRT-PCR技术分析
了它的组织特异性表达。此外, 研究人员还从地黄转
录组数据库中筛选出细胞分裂素-N-葡糖基转移酶基
因、腺苷酸异戊烯基转移酶基因、顺式玉米素-O-葡
糖基转移酶基因、单加氧酶基因CYP72A56、正调控
因子ARR1基因和细胞分裂素受体基因等细胞分裂素
相关基因, 吲哚-3-乙酸一酰氨基合成酶基因、邻氨基
苯甲酸合酶基因、生长素转运蛋白基因和生长素诱导
蛋白5NG4基因等生长素相关基因, 类固醇5α-还原
酶基因和油菜素内酯氧化酶基因等油菜素内醋相关
基因, 赤霉素2-β-双加氧酶1和赤霉素2-β-双加氧酶8
周延清等: 地黄 DNA 分子标记与基因功能研究进展 667
基因等赤霉素相关基因。进一步用qRT-PCR技术研
究其在地黄块根膨大发育中的调控作用(http://www.
xzbu.com/1/view-6200742.htm); 用RT-PCR和RA-
CE技术克隆了地黄脱落酸、赤霉素及其代谢的关键
酶基因, 用qRT-PCR技术分析它们的组织特异性表
达, 结果表明, 其表达量与地黄块根、茎和叶中激素
含量相关, 表明它们在地黄器官形成、发育及成熟中
具有重要作用(侯维海, 2011)。孙鹏等(2009)用SSH
方法构建了地黄块根差减文库, 鉴定出199个地黄块
根发育相关EST, 并对其中11个进行了表达分析, 尤
其对RgPR-10基因在地黄不同组织和原核表达进行
了研究。Yang等(2011a)利用软件对8条地黄miRNA
的靶基因进行预测, 发现其靶基因主要编码与生长发
育相关的蛋白。范华敏等(2012)通过分别提取正茬和
重茬地黄的总RNA, 反转录合成cDNA, 利用SSH构
建了连作地黄的正反消减cDNA文库 , 并且从地黄
cDNA消减文库中获得了大量与连作障碍相关的EST
序列, 其中456条是有差异的EST; 他们用生物信息
学技术预测出31类基因, 再通过相关基因的时空表
达与显著性分析获得了在各个时期各个组织中表达
的10个基因, 它们分别编码S-腺苷甲硫氨酸合成酶、
钙依赖性蛋白激酶、氨基环丙烷羧酸氧酶、RNA结合
蛋白、甲基转移酶、RNA依赖的RNA聚合酶、钙蛋白
酶、RNA复制酶、细胞周期蛋白D、依赖于DNA的RNA
聚合酶IIa。
3.3 地黄特有的与抗逆相关的基因
张永华(2013)和周延清等(2013)分别用兼并引物RT-
PCR和RACE技术克隆怀地黄RghBNG基因, 经生物
信息学分析表明, 该基因与已知数据库中公布的生物
基因核苷酸序列没有同源性, 而其推测的蛋白质氨基
酸序列与一类B12D蛋白和另一类未知功能蛋白的氨
基酸序列有相当高的同源性, 进而用qRT-PCR分析
其时空表达。张喻(2014)测定地黄RghBNG基因对
铬、汞和盐等非生物因子及赤霉素、NAA和6-BA等植
物生长调节剂的应答反应, 发现该基因与地黄生长发
育、响应非生物胁迫和植物生长激素相关; 之后用基
因工程技术实现其原核表达(张永华, 2013)和亚细胞
定位(张喻, 2014)。研究人员摸索出一套基因功能研
究的方法——利用数据库中核酸序列资源和生物信息
学技术或称其为电子克隆技术克隆基因, 利用实时荧
光定量PCR技术验证其功能。例如, 王丰青等(2013)
克隆了地黄Aux/IAA家族基因RgIAA1, 发现其具有
Aux/IAA家族蛋白的典型结构域和序列特征, 在连作
时RgIAA1的表达量升高 , 而且RgIAA1的表达量受
NaCl和渍水的胁迫而降低。Yang等(2011a)利用软
件对8条地黄miRNA的靶基因进行预测 , 发现其靶
基因主要编码与地黄胁迫响应等过程相关的蛋白基
因。
3.4 地黄连作障碍相关基因
Yang等(2013, 2014)构建了连作地黄的分别含232个
和214个cDNA片段的正、反向消减文库, 对其中16
个cDNA片段的时空表达进行分析, 发现连作干扰了
Ca2+信号转导和乙烯合成的起始, 抑制了DNA复制、
RNA转录和蛋白质合成, 消除地黄块根中Ca2+信号
阻滞剂可以减缓地黄连作障碍综合征。Yang等
(2011a)利用Solexa方法测序并用qRT-PCR分析从
正茬和重茬地黄中提取保守miRNAs和新型miRNAs,
预测前者有29个成员差异表达, 作用于308个靶基
因; 而后者有3个成员差异表达, 作用于7个靶基因,
在正茬和重茬地黄之间构建了miRNAs差异表达谱。
同时, 他们预测了7个新的地黄miRNAs对应转录因
子基因、甲基转移酶基因、UDP葡萄糖基转移酶家族
蛋白基因、磷脂酰环己六醇-4-磷酸5-磷酸肌酸肌酶家
族蛋白基因、F-box家族蛋白基因、甘油磷酸二酯酶
基因和细胞色素P450酶家族基因等24个靶基因。郭
冠瑛等(2013)从连作地黄数字差异表达谱文库与地
黄转录组中挖掘出差异表达的钙信号体系相关蛋白
基因, 利用实时荧光定量PCR技术对钙信号系统相
关基因进行时空表达分析, 利用不同浓度的钙信号阻
断剂(异搏定、肝素钠)处理重茬地黄, 获得12个钙信
号系统相关基因, 包括2个背向细胞质的钙离子通道
和10个朝向细胞质的钙离子通道以及钙信号响应元
件的CBL、CBP、CIBP和PLC等关键基因。在构建地
黄转录组文库、抑制消减杂交文库及地黄相关EST文
库的基础上, 刘驰等(2013)利用拼接、延伸及PCR方
法, 成功克隆到1个全长2 681 bp的Ca2+-ATPase基
因, 含有2 007 bp完整的开放阅读框, 编码568个氨
基酸 , 属于内质网型ATPase, 含有Ca2+转运区和
ATP结合区等保守区。随着生长, 正茬地黄中该基因
的表达量逐渐升高, 而连作地黄中其在块根伸长期表
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达突然升高, 之后降低。
3.5 其它功能基因
此外, 一些科研工作者对其它地黄基因功能进行了研
究。例如, 孙鹏等(2008a)通过RT-PCR方法克隆了12
个地黄内参基因 , 并且用 qRT-PCR技术分析其
mRNA表达差异情况 ; 周延清等 (2012b)和张喻
(2014)以地黄基因组DNA为模板, 分别用PCR技术
和HiTAIL-PCR技术克隆了怀地黄基因片段及其中转
座酶基因与启动子序列。
4 地黄基因工程技术
自 1983年转基因抗卡那霉素烟草 (Nicotiana ta-
bacum)诞生以来, 植物转基因技术不断在不同植物
种中取得进展, 成绩斐然(杨维才, 2013)。地黄基因工
程技术研究也取得了长足发展。在转入地黄的功能基
因方面, 已经有烟草花叶病毒外壳蛋白基因和黄瓜花
叶病毒外壳蛋白基因(http://www.wyzxsx.com/Article/
Class18/201009/180283.html)、GUS基因(李萌萌 ,
2007; 臧亚超, 2012; 臧亚超等, 2012b; 王丰青等,
2014)、地黄扩展蛋白基因RgExpA1 (臧亚超, 2012)、
新霉素磷酸转移酶基因(NPTII)、花生白藜芦醇合酶基
因(AhRS3) (Lim et al., 2005)、肉桂醇脱氢酶基因
(CAD) (Moon et al., 2005)、发根农杆菌rolB基因
(Zhou et al., 2009; Hwang, 2009)和rolC基因(Piatc-
zak et al., 2012)、潮霉素标记基因(王丰青等, 2014)、
棉花谷胱甘肽-S-转移酶GST基因(Gh5) (Lim et al.,
2003)和地黄花叶病毒外壳蛋白基因(刘志刚, 2007)
等转入地黄。在目的基因运载体、限制性内切酶和农
杆菌菌株方面, 使用了野生型发根农杆菌Ri质粒, 如
发根农杆菌菌株A4和15834 (Zhou et al., 2009;
Hwang, 2009; Piatczak et al., 2012), 人工改造的发
根农杆菌菌株Ri质粒, 如LBA940bin19 (Zhou et al.,
2009), 以及人工改造的Ti质粒。如将花生RS3基因的
XbaI和ClaI的双酶切片段克隆到双元植物转化载体
pGA643, 转入根癌农杆菌菌株LBA4404 (Kim et al.,
2001)。臧亚超(2012)将地黄扩展蛋白基因RgExpA1
克隆到植物表达载体 pPZP3425中 , 获得 pPZP-
3425-RgExpA1重组超表达载体, 进而将其导入根癌
农杆菌菌株LBA4404, 获得工程菌, 用于转化地黄。
李萌萌(2007)和王丰青等(2014)将GUS基因分别克
隆到植物表达载体pCAMBIA1305和pCABMA-1301,
转入根癌农杆菌 LBA4404, 获得工程菌。Lim等
(2003) 用 NcoI 与 SacI 双酶切生长素调节的棉花
(Gossypium hirsutum)谷胱甘肽-S-转移酶GST基因
(Gh5)所在的cDNA, 获得具有NcoI/SacI的Gh5基因,
克隆到表达载体pRTL2, 构建1个NT107基因盒, 然后
将其切下, 亚克隆到双元转化载体pCNG1578上, 获
得重组载体pCNG-Gh5, 转化根癌农杆菌菌株EHA-
101, 鉴定出工程菌, 用于转化地黄。张喻(2014)将地
黄RghBNG基因两端加上PstI和HindIII位点, 克隆到
双元表达载体pCAMBIAl302上PstI/HindIII位点 , 转
入根癌农杆菌菌株GV3101, 获得工程菌。在地黄遗
传转化体系和转基因方法方面, 研究人员已成功建立
了地黄叶片、叶柄及根的遗传转化体系(Lim et al.,
2005; Moon et al., 2005; 李萌萌, 2007; Zhou et al.,
2009; Hwang, 2009; 臧亚超, 2012; Piatczak et al.,
2012), 并创立了地黄农杆菌介导法和基因枪法转化
地黄的转基因方法, 获得了转基因植株或者发状根
(Lim et al., 2005; Moon et al., 2005; Zhou et al.,
2009; Hwang, 2009; 臧亚超 , 2012; 臧亚超等 ,
2012b; Piatczak et al., 2012; 范红军等, 2013; http:
//www.wyzxsx.com/Article/Class18/201009/180283.
html; 王丰青等, 2014)。其中多项研究成果对地黄性
状的遗传改良有重要作用。中国中医科学院黄璐琦研
究团队从1997年开始“转烟草花叶病毒外壳蛋白基因
和黄瓜花叶病毒外壳蛋白基因抗毒地黄”研究至今
(http://www.wyzxsx.com/Article/Class18/201009/180-
283.html), 用农杆菌介导法和基因枪法获得了2个转
入烟草花叶病毒外壳蛋白基因和黄瓜花叶病毒外壳
蛋白基因的转基因地黄株系, 对烟草花叶病毒和黄瓜
花叶病毒具有良好的抗性。范红军等(2013)用发根农
杆菌转化怀地黄获得转基因地黄突变体并进行了品
系的遗传分析。Lim等(2005)用根癌农杆菌介导法分
别获得转新霉素磷酸转移酶基因(NPTII)和GUS基因
的地黄植株以及转花生白藜芦醇合酶基因和抗尖孢
镰刀菌的转基因地黄植物; 他们还用根癌农杆菌介导
法将生长素调节的棉花谷胱甘肽-S-转移酶GST基因
(Gh5)转入中国地黄, 探讨了影响地黄遗传转化的因
素, 如农杆菌与地黄外植体共培养时间, 乙酰丁香
酮、暗培养和卡那霉素的浓度, 优化了地黄农杆菌介
周延清等: 地黄 DNA 分子标记与基因功能研究进展 669
导的基因转化体系, 经PCR鉴定发现转基因地黄基
因组中存在988-bpGh5基因, 表达GST的转基因地
黄叶GST活性比对照高约3倍, 这为地黄抗胁迫育种
提供了可能(Lim et al., 2003)。Piatczak等(2012)用发
根农杆菌A4菌株感染地黄茎尖和叶 , 获得使用其
T-DNA中rolB和rolC基因的特异引物进行PCR验证的
10个发状根品系, 并且采用HPLC-ESI-MS测定其中
环烯醚萜苷类(梓醇、梓实甙、马钱苷和桃叶珊瑚甙)
与苯乙醇苷类(毛蕊花糖甙和异毛蕊花糖甙)的含量。
其中, 有些高产发状根品系中马钱苷、梓实甙、毛蕊
花糖甙和异毛蕊花糖甙的含量均比非转化发状根和
一年生地黄块根高, 且梓实甙、毛蕊花糖甙和异毛蕊
花糖甙的含量比后者高7倍, 而有些品系中却只能检
测到微量的梓醇和桃叶珊瑚甙。
5 研究展望
我国在地黄核酸分子生物学研究领域已经取得了令
人振奋的成果, 而且在某些方面处于国际前沿, 如转
录组学研究揭示地黄连作障碍分子机制和萜类物质
合成代谢基因研究。但是, 其大多数研究相对于如拟
南芥(Arabidopsis thaliana)、水稻(Oryza sativa)、玉
米(Zea mays)和小麦(Triticum aestivum)等生物而言,
还相当滞后, 有待更全面、系统且深入的研究。笔者
认为未来地黄核酸分子生物学研究可以在以下3个方
面展开。(1) 地黄DNA分子标记有待补充和完善, 需
要开发新的标记, 加强应用研究。迄今, 地黄DNA分
子标记研究只使用随机分子标记和少数种类的目标
分子标记, 其它种目标分子标记、目的基因分子标记
和功能性分子标记(熊发前等, 2010)尚未见报道。另
外, 利用DNA分子标记技术进行地黄重要基因定位
和图位克隆、功能基因组学与分子标记辅助选择育种
等方面的研究也报道较少。因此, 开发和使用新型地
黄分子标记、加强地黄DNA分子标记的应用是DNA
分子标记研究的当务之急。(2) 需要进一步挖掘新型
RNA分子, 深化地黄RNA分析技术与功能分析。目前,
地黄RNA主要有两种类型(mRNA和miRNA)已在功
能方面对其进行了探索, 但是, 地黄RNA的种类、研
究技术和功能远不止这些。例如, 地黄长链非编码
RNA, 此类分子广泛参与生物的生长、发育、生理、
病理和抗逆过程(王婉珅等, 2014)。此外, 建立地黄
RNA剪接、cDNA-AFLP和cDNA-SRAP等, 地黄RNA
功能与调控技术的建立与应用也至关重要。(3) 加强
实施地黄基因组计划, 综合基因功能分析和基因工程
技术研究, 解析地黄有效成分(如梓醇和毛蕊花糖苷
等)的合成途径, 选育地黄新品种。药用植物有效成分
生物合成途径的解析和药用植物优良品种的选育将
对我国天然药物的研发和中药产业的发展产生巨大
而深远的影响。在前期地黄基因组计划研究过程中,
通过PCR、RT-PCR和RACE、构建文库及转录组测
序结合生物信息学等技术获得了相当数量的地黄基
因或者ESTs, 但是, 在其基因挖掘的方法和功能验
证水平上还不全面, 有待丰富。例如, 在分离基因方
法方面尚未见利用DNA分子标记技术进行地黄重要
农艺性状基因和药效成分合成基因的定位与图位克
隆的报道; 在基因功能验证水平上, 多使用生物信息
学技术预测功能, 用qRT-PCR技术验证, 而实验验
证多在转录水平上进行时空表达分析和胁迫应答反
应。
综上所述, 今后既要继续用上述有效技术, 又要
探索和利用新的技术, 如蛋白质组学和代谢组学技
术, 挖掘更多的功能基因, 如抗病毒基因和主要有效
药用成分合成代谢基因等, 进一步深入研究其功能和
作用机理, 进而将其转入地黄, 研发新品种, 应用于
农业生产。今后可重点利用代谢工程技术在实验室合
成地黄有效成分, 进行合成生物学研究, 尝试解释其
在地黄连作障碍的成因和解决方法以及在地黄产量
与质量形成中的作用问题, 以期从根本上改变我国地
黄研发与推广应用的困局, 从源头上开创地黄研发与
应用的新天地。
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672 植物学报 50(5) 2015
Recent Progress in DNA Molecular Markers and Gene Functions
of Rehmannia glutinosa
Yanqing Zhou*, Wanshen Wang, Xiangnan Wang, Hongying Duan
Engineering Laboratory of Biotechnologies for Green Medicinal Plants, Henan Province, College of Life Sciences, Henan
Normal University, Xinxiang 453007, China
Abstract Rehmannia glutinosa is an important medicinal plant; its tuberous root or processed material is widely used in
traditional Chinese medicine. It has many functions such as nourishing yin and invigorating the kidney, adjusting the im-
mune system, reducing inflammation, detoxification, ameliorating hypoglycemia, enriching the blood, resisting cancer,
promoting muscle growth, and anti-aging. Many studies have investigated R. glutinosa germplasm resources, breeding
and cultivation, chemical ingredients and functions, active ingredient isolation and analysis, tissue culture and virus-free
propagation. Relatively few studies have investigated its nucleic acid molecular biology. This paper reviews studies of the
DNA molecular markers, transcriptome, gene functions, and genetic engineering of R. glutinosa and trends in research．
Key words nucleic acid molecular biology, Rehmannia glutinosa, transcriptome, genetic engineering, traditional Chi-
nese medicine
Zhou YQ, Wang WS, Wang XN, Duan HY (2015). Recent progress in DNA molecular markers and gene functions of
Rehmannia glutinosa. Chin Bull Bot 50, 665–672.
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* Author for correspondence. E-mail: yqzhou@htu.edu.cn
(责任编辑: 白羽红)