研究必要性

中药主要由植物药（根、茎、叶、果）、动物药（内脏、皮、骨、器官等）和矿物药组成。因植物药占中药的大多数，所以中药也称中草药。中药基因组学的理解，侧重于中药本身，主要包括中药转录组学、结构基因组学、基因组标记解析和功能基因组学等，属于本草基因组学( herbgenom- ics) 的研究范畴，旨在通过对中药原物种遗传信息的揭示，解析重要活性产物的生物合成途径，发掘参与生物合成的功能基因，推动对中药合成生物学、基因组辅助分子鉴定和分子育种及中药道地性遗传机制阐释的深入研究。

中药重点研究思路

中药药用活性成分是中药的物质基础，所以针对中草药类主要采用基因组测序构建物种高质量基因组，结合代谢组及转录组等手段对其药用成分（次级产物居多，如紫杉醇,青蒿素和丹参酮等）代谢通路相关基因进行研究，对于后续药用成分的生物合成具有重要意义。

研究案例

案例一

文章题目：艾染色体规模的基因组组装揭示了无偏的亚基因组进化和基因复制对挥发性萜类多样性的关键贡献

期刊：Plant Communications（IF: 8.625/Q1)

组学技术：基因组+转录组+代谢组

研究背景

现代研究表明，植株中丰富的挥发性萜类成分是艾的药用物质基础之一，但其错综复杂的生物合成机制还尚不明确。此外，作为蒿属中重要的药用植物，与富含青蒿素的黄花蒿相比，艾有着相对特殊的染色体基数（n=17），其核型进化历史也尚未被解析。艾基因组研究对艾叶药材品质的提高和蒿属植物的遗传改良具有重要理论意义。

研究思路

研究结论

本研究组装了艾的高质量染色体水平基因组，WGD分析发现330万年前艾经历了一次近期的谱系特异性的全基因组复制（WGD）事件；重建了艾的祖先二倍体基因组，发现艾多倍化后两个亚基因组的进化是无偏的，支持了艾的同源四倍化起源；基因家族分析解释了TPS基因家族的扩张可能对艾挥发性萜类成分的多样性形成有着重要的贡献；解析了艾中吉玛烯A、吉玛烯D、龙脑和樟脑的生物合成途径，并鉴定了其中关键酶的催化功能；发现ADS基因的丢失可能阻碍了青蒿素生物合成关键前体紫穗槐二烯的产生，导致青蒿素在艾中的缺失。

案例二

文章题目：土壤条件和植物微生物组促进了网纹柑橘果实中单萜的积累

期刊：Microbiome（IF: 16.837/Q1)

组学技术： 转录组+代谢组学+微生物多样性+宏基因组

研究背景

新会陈皮产于广东省江门市的新会区，是中国药典指定的广陈皮道地药材，被视为陈皮中的“正品”，其品质显著高于广东周边和其他区域种植的陈皮。药用植物功效成分合成是从物种遗传调控，到产地气候、土壤养分、根系微生物等多维度互作的一个系统过程，但对其道地性形成的生物学机制研究依然不够充分。在遗传背景相同的情况下，土壤营养、根系微生物组如何影响植物药用成分合成和积累的生物学机制还知之甚少。

研究思路

研究结论

从“土壤养分-根系微生物-植物基因调控模式”三个维度系统性研究广陈皮功效成分（萜烯类）高效合成的关联调控机制。鉴定影响中药材品质成分的关键土壤养分及目标微生物类群及其作用机理，科学地揭示了道地性药材广陈皮“道地性”的成因，为中药材的配方施肥、有益微生物的分离、种植规划、品质提升提供了科学依据，为广陈皮中药材产业的高质量可持续发展提供重要保证。