吴鸿团队联合华大研究院在中药材道地性研究领域取得原创性成果

发布者:生命科学学院发布时间:2023-03-29浏览次数:15

我校生命科学学院药用植物研究中心吴鸿教授团队在中科院生物学一区Top期刊Microbiome影响因子16.837)在线发表题为“Soil conditions and the plant microbiome boost the accumulation of monoterpenes in the fruit of Citrus reticulata ‘Chachi’”的研究论文。论文第一作者为五大联赛投注平台已毕业博士苏建睦、深圳华大生命科学研究院王亚玉博士和五大联赛投注平台白玫副研究员,通讯作者为生命科学学院吴鸿教授和深圳华大生命科学研究院刘欢高级工程师。资源环境学院李永涛教授团队参与了该项研究工作。


药用植物的功效成分是中药材发挥药效的物质基础。中药功效成分含量的合成与积累,除品种遗传因素之外,环境因子如土壤营养、根系微生物以及气候条件对药材功效成分具有直接的影响。道地药材广陈皮产自广东新会,但广东和广西都有种植。广陈皮的品质因其种植区域的不同而有显著差异然而,土壤环境因素如何影响广陈皮品种形成,特别是影响关键生物活性成分合成与积累的机制一无所知。

研究团队采用多组学方法,系统性地挖掘“土壤养分-根系微生物-广陈皮品质成分”的内在关联机制,阐明了土壤养分和根系微生物群等环境因素对道地产区(广东新会)非道地产区(广东惠州、台山和广西贵港)等7个果园采集的广陈皮中单萜烯积累的影响。该研究首先构建了广陈皮单萜含量的随机森林模型,发现广陈皮中7种单萜成分的含量可作为广陈皮道地性评价的指标。随后,测定了广陈皮的根系土壤的理化性质,发现土壤环境中浓度的镁离子锰离子钾离子通过促进广陈皮盐胁迫响应基因和萜烯骨架合成酶的表达,提高了广陈皮中的单萜含量。进一步通过宏基因组——代谢组关联分析,获得可促进广陈皮单萜积累的微生物遗传信息。最后,从道地产区的广陈皮根际土壤中分离到耐盐细菌,通过合成微生物菌落验证了道地产区新会富集的耐盐细菌能促进高品质广陈皮单萜的合成与积累。


综上,该研究发现广东新会栽培的陈皮生长土壤环境中的高盐分和耐盐微生物对陈皮中单萜含量合成有显著促进作用,在解析广陈皮道地性形成机制上取得了理论突破,为中药材道地性评价提供了全新思路,也为道地药材专用菌肥研发提供了技术支撑。上述研究工作得到了岭南现代农业科学与技术广东省实验室科研项目(NZ2021024)、广东省重点领域研发计划项目(2020B020221001)、广东省现代农业产业技术创新团队专项资金(2019KJ125)“十四五”广东省农业科技创新十大主攻方向“揭榜挂帅”项目(2022SDZG07)的资助。



文图/生命科学学院