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，是一種具有多種藥理作用和生態(tài)經濟價值的民族藥用植物。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，近年來對民間藥材中萜類化合物的天然藥物化學和生物合成等研究已成為熱點，但關于沙米中萜類化合物的分子合成機制知之甚少。
中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院研究員馬小飛研究團隊以位于青藏高原高寒荒漠的沙米為試驗材料，基于非靶向代謝組學分析，在其地上組織中發(fā)現(xiàn)了8種含量富集的萜類物質，初步鑒定單萜類的檜萜和雙萜類的18-去甲-4,15-二羥松香-8,11,13-三烯-7-酮在莖中含量較高，類固醇類的水龍骨素在穗中含量最高，玉米黃質在葉中含量最高。此外，科研人員結合地上不同組織的比較轉錄組分析，鑒定了沙米中萜類合成相關的unigene，發(fā)現(xiàn)其基因表達存在組織特異性，與產生萜類化合物的組織多樣性分布呈正相關。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)明顯的基因擴張現(xiàn)象，沙米中萜類合成的功能多樣化和基因擴張可能與適應沙漠逆境有關。該研究為沙米萜類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)農業(yè)應用研究提供了數(shù)據(jù)基礎。
相關研究成果以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。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、甘肅省重點研發(fā)計劃項目和西部之光項目等的支持。
沙米萜類合成酶TPS基因家族
沙米萜類合成含量與OSC和TPS基因家族表達關聯(lián)分析
