基因工程在药用植物次生代谢物研究中的应用
分子挖掘及基因工程技术在植物次生代谢物生产中的应用
分子挖掘及基因工程技术在植物次生代谢物生产中的应用随着人类对植物化学成分的研究越来越深入，植物次生代谢物也越来越受到人们的关注。
这些化合物是植物对环境适应的结果，因此具有多种用途，例如用于药物、化妆品和食品添加剂等领域。
然而，由于许多次生代谢物的生产量较低，导致市场上这些化合物的价格很高。
因此，科学家们开始应用分子挖掘及基因工程技术来提高植物次生代谢物的生产效率和产量。
一、分子挖掘分子挖掘是一种广泛应用于植物次生代谢物中的技术。
它是指利用计算机辅助分析和模拟来筛选化合物、酶和基因等，从而理解植物次生代谢物生物合成的分子机制。
例如，当科学家们发现了一种植物次生代谢物对某种疾病有治疗作用时，他们可以通过分子挖掘技术来找到该次生代谢物的生物合成途径，从而提高这种化合物的产量。
此外，分子挖掘还可以帮助科学家们发现一些之前未知的代谢路径和基因，从而使植物次生代谢物的生产效率更高，并且提高其纯度和质量。
二、基因工程技术基因工程技术也是一种应用广泛的技术，可以大大提高植物次生代谢物的产量。
在基因工程技术中，科学家们向植物细胞中引入外源基因，从而使其合成特定次生代谢物。
这些外源基因可以来自于同一物种或其他物种，也可以是合成代谢途径中的部分或全部基因。
例如，科学家们可以向植物基因组中插入一些与次生代谢物合成途径相关的基因，从而使其能够合成目标化合物。
他们也可以采用RNA干扰技术，通过抵制某些基因的表达来提高其他代谢途径的活性。
另外，基因工程技术还有一些其他的应用，例如利用CRISPR/Cas9等技术来进行基因编辑，从而使植物次生代谢物的生产量、纯度和质量得到提高。
三、植物生物工厂尽管分子挖掘和基因工程技术都可以提高植物次生代谢物的生产效率和产量，但是实际上，这些方法的应用还存在一些技术难题和局限性。
因此，科学家们开始研究建立植物生物工厂的方法，从而更加高效地生产目标化合物。
植物生物工厂是指利用植物作为生产工厂，通过基因改造和优化培养条件等手段，使植物能够自主合成需求化合物的一种方法。
植物次生代谢物的研究进展及应用前景
植物次生代谢物的研究进展及应用前景植物次生代谢物指的是植物不参与生长发育、呼吸、光合作用等基本生理代谢过程的化合物。
这些化合物不仅存在于植物体内，也在人类和动物的生理中发挥重要作用。
对于人类来说，植物次生代谢物不仅是药物来源，还可以应用于化妆品、香料、食品添加剂和颜料等领域，因此在科学研究和产业界应用方面引起了广泛关注。
一、植物次生代谢物的种类和合成途径植物次生代谢物种类繁多，包括表观遗传物质、多酚类化合物、萜类化合物、生物碱、酮类化合物等。
这些化合物的合成途径主要通过植物特定的酶系统进行，受到内部和外部环境的调控（如光照、营养元素含量、环境压力等）。
以多酚类化合物为例，多酚类化合物包括茶多酚、花青素等，这些化合物的合成主要受到苯丙氨酸途径和山梨醇磷酸途径的影响。
茶多酚的合成主要由苯丙氨酸途径中的芳香族氨基酸加氧酶（PAL）起始，经过多次酰基转移和加氧，形成儿茶素酸和黄酮类物质，最后通过加合反应形成茶多酚。
而山梨醇磷酸途径主要受到水杨酸途径和异源反应的影响，从而合成花青素。
二、植物次生代谢物的研究进展不同于植物基础生理代谢的研究，植物次生代谢物的合成和功能机制研究相对较少，但近年来在这个领域取得了重要突破。
1. 基因工程和代谢工程随着人类对植物基因组的了解和基因工程技术的发展，利用生物技术手段调控植物次生代谢物生合成已经成为热门研究方向。
代谢工程是通过转基因和突变，利用生物学手段刺激或者阻遏植物次生代谢物的生合成途径。
这些研究可以帮助我们更好地了解植物次生代谢物的合成途径和机理，指导其应用和开发。
2. 逆向生物学和大数据研究逆向生物学借助现代科技手段，利用人类对基因组和生物大数据的了解，从而解决科学难题。
逆向生物学也被应用到了植物次生代谢物的研究中，借助大数据技术和人工智能算法分析植物次生代谢物的生成机制，优化其生合成途径和产量。
三、植物次生代谢物的应用前景植物次生代谢物具有广泛的应用前景，主要涵盖医药、化妆品、食品等领域。
植物次生代谢产物研究进展及其在医药中的应用
植物次生代谢产物研究进展及其在医药中的应用植物是自然界中的生命之源，生长中所产生的代谢产物不仅滋养人类，还具有广泛的药用价值。
植物代谢产物可以分为原生代谢产物和次生代谢产物两类，其中，次生代谢产物是植物对外界环境影响的产物，除了满足植物生长发育所需外，还带有药物、毒素、色素等特性，是植物界中重要的化学物质。
随着科学技术的不断提升，植物次生代谢产物的研究也在不断深入，其在医药领域的应用逐渐受到人们的重视。
一、植物次生代谢产物研究进展1. 植物次生代谢产物研究方法植物次生代谢产物的研究方法主要包括化学分离和结构鉴定、生物学测定和基因工程方法等。
其中化学分离和结构鉴定是研究次生代谢产物最基础的方法，通过对植物提取物的分离纯化和结构鉴定来确定代谢产物的存在和种类。
生物学测定则是通过对代谢产物的生物学作用和活性进行测定来验证代谢产物的生物学功能和应用价值。
2. 植物次生代谢产物类型和作用植物次生代谢产物种类繁多，包括生物碱、类黄酮、苯丙素、单萜类、二萜类、氨基酸及其衍生物等多类。
这些代谢产物在植物生长发育、环境适应、捕食与防御等过程中发挥着重要的作用。
例如，生物碱在草本植物中是重要的防御物质；类黄酮在植物中则起到了色彩和花色等美学角色；而单萜类和二萜类的化合物具有广谱的药理活性，被广泛用于医药、食品添加剂、化妆品等领域。
3. 植物次生代谢产物的生物合成途径植物次生代谢产物的生物合成途径复杂，需要多个酶和基因的协同作用。
近年来，基因工程技术的发展使得研究者们可以通过转基因技术来改变植物代谢产物的合成途径，以此来制造出更为纯净的代谢产物或产生人工合成代谢产物。
二、植物次生代谢产物在医药中的应用1. 植物次生代谢产物的药用价值植物次生代谢产物是自然界中的重要化合物，其中很多具有非常明显的药物活性。
例如，白藜芦醇在植物中作为一种黄酮类物质，具有抗氧化、增强免疫力、抗肿瘤等多重药理作用，并被广泛应用于药物和保健品中。
药用植物次生代谢产物积累规律的研究概况
药用植物次生代谢产物积累规律的研究概况一、本文概述随着现代医药学的发展，药用植物作为天然药物的重要来源，其研究价值日益凸显。
药用植物的次生代谢产物，作为其主要活性成分，具有广泛的生物活性和药理作用，对于人类疾病的防治具有重要意义。
本文旨在探讨药用植物次生代谢产物的积累规律，以期为药用植物资源的合理开发和利用提供理论支撑。
本文首先介绍了药用植物次生代谢产物的概念和种类，阐述了次生代谢产物在药用植物中的重要性和作用。
接着，从生物合成途径、环境因素和遗传调控等方面，分析了次生代谢产物积累的影响因素，探讨了次生代谢产物积累的一般规律。
在此基础上，本文综述了近年来国内外在药用植物次生代谢产物积累规律研究方面的主要成果和进展，包括次生代谢产物积累与植物生长发育的关系、次生代谢产物积累与环境因子的关系、次生代谢产物积累的遗传调控机制等方面的研究。
通过对药用植物次生代谢产物积累规律的研究概况进行梳理和总结，本文旨在为药用植物资源的合理开发和利用提供理论支持和实践指导，推动药用植物次生代谢产物的研究向更深层次、更广领域发展，为人类的健康事业作出更大的贡献。
二、药用植物次生代谢产物的合成途径与调控机制次生代谢产物是药用植物在生长发育过程中，为适应环境压力或完成特定生理功能而合成的一类非必需小分子化合物。
这些化合物通常具有显著的生物活性，如抗菌、抗病毒、抗氧化、抗肿瘤等，是许多中药材的主要药效成分。
因此，研究药用植物次生代谢产物的合成途径与调控机制，对于深入理解其药用价值和提高药材质量具有重要意义。
次生代谢产物的合成途径通常包括初生代谢产物的转化和专门的次生代谢途径。
初生代谢产物，如糖、氨基酸和脂肪酸等，通过一系列酶促反应转化为次生代谢产物。
这些反应可能涉及多个生物合成途径，如苯丙烷途径、黄酮途径、萜类途径等。
这些途径中的关键酶和调控因子在次生代谢产物的合成中发挥着重要作用。
调控机制方面，药用植物次生代谢产物的合成受到多种内外因素的调控。
植物次生代谢产物的研究及其在医药中的应用
植物次生代谢产物的研究及其在医药中的应用植物作为自然界中最基本的生物之一，为维持生命而拥有着自身独特的生物合成途径，其中次生代谢产物，也就是与维持生命直接无关的物质，逐渐成为了当代生命科学领域中的研究热点之一。
随着生命科学技术的日益进步，人类也逐渐认识到了植物次生代谢产物在医药领域中的重要作用，掌握并运用这些物质，正在成为开拓一条全新的医药研发之路上的必修课。
一、植物次生代谢产物的研究植物次生代谢产物在植物体内起到的作用往往不同于其在生物界中的主流功能，也就是为植物提供保护、诱导和生殖等较为基本的功能。
因此，植物次生代谢产物常常被看做是植物的“化学语言”，它们携带着植物的生存战略、适应策略和生态竞争优势，并在其在自然界中的竞争和互动中发挥重要作用。
植物次生代谢产物的种类繁多，包括不同类别的生物碱、黄酮、酚化合物、萜类化合物等，它们互不相同，然而却相互作用、彼此关联。
因此深入研究植物次生代谢产物的性质和作用，不仅可以为植物生产领域的研究提供支撑，同时还可为从植物提取有用物质，或利用植物合成传统药物的研究提供理论基础。
为了深入了解植物次生代谢产物，各国学者纷纷投入到相关研究中。
计算机技术、生物信息学和生物化学等技术设备，使得对植物次生代谢产物的结构和特性进行深入研究成为了可能。
可谓是从人工化学合成、植物遗传操作到气相色谱质谱和其他新技术的应用，精密而无所不包。
植物次生代谢产物所含有的传统药物成分被识别之后，一致性和孕育类似作用的配方化合发掘也夺去了成本和研发时间。
二、植物次生代谢物在医学中的应用近年来，在植物次生代谢物的研究中，各种有效的治疗程序和新型药物已经得到了开发。
例如，从植物中提取出的Silymarin可以用于治疗慢性乙醇性肝病。
另一种植物次生代谢物Taxol可以抑制正常细胞增殖，并用于治疗卵巢癌。
当然了，植物次生代谢物的药用价值不仅仅在于治疗一些病症，还可以用于化妆品、香料、保健品等方面。
基因工程在中药发展中的应用
基因工程在中药发展中的应用【摘要】随着植物基因工程的快速发展，转基因技术的应用越来越广泛。
目前已获得了多种转基因中药材，在改良药用植物、提高天然药物含量、培养新型转基因药材、培养抗病抗寒植物等方面前景良好，转基因植物药物的开发研究将会得到更大发展。
概述了植物基因工程应用于中草药研究的进展情况。
【关键词】转基因植物、中草药、基因工程【正文】一、现代生物技术在中药材生产和质量控制中的应用我国现在运用的中药绝大部分为人工栽培的品种，科研和临床验证表明，一些人工栽培的中药材经多年繁衍其药性和有效成分就会发生变化，如栽培的柴胡、板蓝根、三七、何首、乌生、地黄等，因种植域不同其活性成分就相径庭，严重影响疗效稳定。
另外在长期的中药材种植中，难以解决的问题主要有品种种质老化、病毒寄生蔓延、种植费工费时、繁殖系数低下。
这些问题很难适应当前正在进行的开设生产基地发展药材生产的趋势。
利用现代生物技术利用现代生物技术,首先能解决的是中药天然资源不足及栽培周期长、效益差的缺点。
据统计，民间应用的草药几乎百分之百是野生。
目前全世界的植被正以惊人的速度在改变或遭到破坏，已有5000一 6000种植物受到威胁，而我国现有5000个品种处于濒危状态，一些物种已经绝迹。
药用资源的保护和可持续利用是目前函待解决的问题。
那么采用现代生物技术来快繁濒危药物资源也已成为当务之急。
其方法措施有：1、是植物组培快繁技术。
郭洪波等研究了铁皮石解无菌茎段在MS+ N A A0。
4 m g / L + 6一B A 5 m g / L培养基上体外培养，培养50d后，腋芽萌发率、增殖倍数最高，分别为9 3.3 3 % 1.9 7,植株生长健壮；以该培养基进行继代培养时，其增殖倍数达到3.2倍。
以茎段为材料,实现铁皮石解快速繁殖。
朱俊义等进行东北刺人参组培快繁试验，结果1 / 2B +B A1.0 m g / L +N A A0.1m g / L + IB A0.2m g / IJ+Ve5 0m g / I、+ K T0.1 m g / IJ 对愈伤组织的诱导效果最好,2 /3M S + 6一 B A1.0 m g / L + N A A0.5m g / L + vc1 0 0m g / IJ是愈伤继代最合适的培养基。
基因工程在药用植物次生代谢物研究中的应用
基因工程在药用植物次生代谢物研究中的应用第一篇：基因工程在药用植物次生代谢物研究中的应用基因工程在药用植物次生代谢物研究中的应用基因工程在药用植物次生代谢物研究中的应用摘要：目的：药用植物遗传背景基础资料缺乏，对其次生代谢途径及其调控机制的认识不够深入，阻碍了细胞或组织培养、代谢工程等在获取高价值次生代谢物上的广泛应用。
功能基因组学方法，尤其cDNA-AFLP 转录轮廓分析和代谢组学的整合运用，将次生代谢物的变化与相关基因的表达相关联，在挖掘次生代谢物生物合成相关基因、探索次生代谢途径方面展现出广阔的应用前景，是植物次生代谢物研究的新趋势和重要手段之一，将有力地促进药用植物资源更好的开发利用。
植物在长期进化过程中与环境相互作用，产生大量不同种类的小分子有机化合物——次生代谢物(secondarymetabolites)。
【关键词】次生代谢物；功能基因组学；转录组学；代谢组学；代谢工程植物在长期进化过程中与环境相互作用，产生大量不同种类的小分子有机化合物——次生代谢物(secondary metabolites)。
次生代谢物在植物适应特殊生态环境、对抗生物或非生物压力等方面发挥着重要作用，如抵御病虫害、适应生态环境变化、诱导授粉或防紫外线灼伤等[1-2]。
很多次生代谢物化学结构复杂而独特，具有特殊的生物活性，是药用植物的主要活性成分[3]。
药用植物在药物研发中应用广泛，是传统中药主要来源，其次生代谢物是新药、新先导化合物(drug leads)、新化学实体(new chemical entities，NCEs)的重要来源[4-5]。
从生物合成的起源来看，药用植物次生代谢物可分为5大类：多聚酮类(polyketides)、异戊二烯类(isoprenoids)、生物碱类(alkaloids)、苯丙烷类(phenyl propanoids)、黄酮类(flavonoids)。
多聚酮类由乙酸-丙二酸途径(acetate-malonate pathway)产生；异戊二烯类（包括萜类和固醇类）由五碳前体异戊烯焦磷酸(isopenteny ldiphosphate，IPP）经过经典的甲羟戊酸途径(mevalonic acid pathway，MVA pathway)或MEP 代谢途径(methyl-erythritol phosphate pathway)产生；生物碱类由不同种类的氨基酸合成；苯丙烷类含有1 个C6-C3单元，起源于芳香氨基酸苯丙氨酸和酪氨酸；黄酮类由苯丙烷类与多聚酮类相结合的途径合成[6]。
植物次生代谢产物在医药中的应用前景
植物次生代谢产物在医药中的应用前景植物已经成为了人类文明的重要组成部分，在很多领域都发挥了不可替代的作用。
其中，植物次生代谢产物在医药中的应用前景也日渐凸显出来。
本文将深入探讨植物次生代谢产物在医药中的应用前景。
一、植物次生代谢产物简介植物次生代谢产物是植物在维护自身生长和发育的同时，产生的对外部环境适应和互动的代谢产物，在植物与微生物、植物与动物、植物与植物间的互动中发挥着重要的生态作用。
这些次生代谢产物具有丰富的化学结构和多样的生物活性，具有广泛的应用前景。
二、植物次生代谢产物在医药中的应用植物次生代谢产物在医药领域的应用已经被广泛研究和应用，例如：1. 植物次生代谢产物与药用植物中含有多种次生代谢产物，如生物碱、黄酮、倍半萜、皂苷、萜烯等，这些物质具有多种药用价值。
例如，黄芪中含有黄酮类物质，具有明显的免疫调节作用，被应用于免疫调节剂的研究和应用中。
又如，蒲公英中含有大量倍半萜类物质，常被用于提取甲醛和抗肿瘤药物中。
因此，寻找和开发植物次生代谢产物是药用研究的重要方向。
2. 植物次生代谢产物与抗菌植物中的许多天然产物被发现可以有效地杀灭病毒、细菌和真菌等微生物。
例如，樟脑等植物次生代谢产物具有较强的抗菌活性，被广泛应用于制作消毒剂、虫草菌制剂、残留农药鉴别等领域。
3. 植物次生代谢产物与化学品植物次生代谢产物还是化学品领域的重要原料和中间体，如三氮化硼、三甲胺硼氢化物等，这些化合物都是利用植物次生代谢产物作为起始原料合成的，不仅能节约成本，而且对环境更加友好。
三、随着生物技术的不断发展和创新，植物次生代谢产物的应用前景也越来越广阔。
例如，可以通过基因工程手段来控制植物的次生代谢反应，增加特定次生代谢产物的含量和种类。
又如，利用生物发酵技术，可以将植物中的次生代谢产物生产工业化的规模。
总之，植物次生代谢产物在医药领域的应用前景非常广阔，不仅可以应用于药用、抗菌等领域，还可以用于化学品、环保产业等领域。
植物基因工程技术在药用植物研究中的应用
植物基因工程技术在药用植物研究中的应用药用植物一直以来都受到医药界的广泛关注。
随着现代技术的不断发展，人们开始将基因工程技术应用于药用植物研究中。
本文将介绍植物基因工程技术在药用植物研究中的应用。
一、植物基因工程技术的概述植物基因工程技术是一种人工干预植物基因组的技术。
通过改变植物基因组中的某些基因，可以使植物表现出一些特定的性状。
在药用植物研究中，植物基因工程技术被应用得非常广泛。
二、 1. 基因转录和转录后调控基因转录和转录后调控是植物基因工程技术在药用植物研究中的主要应用之一。
通过改变植物基因组中的某些基因，可以调控植物中相关基因的表达水平，从而影响植物的生长和产生药用成分的能力。
例如，利用基因工程技术研究灵芝菌丝体中的β-1,3-葡聚糖合成转录因子GrNFL1，在拟南芥中过量表达GrNFL1能够显著增加其β-1,3-葡聚糖的含量，从而提高灵芝的药用成分产量。
2. 代谢调控植物基因工程技术还可以通过代谢调控来提高药用植物的药用价值。
通过改变植物基因组中的某些关键酶的表达水平，可以调整植物代谢通路，从而增加植物中某些药用成分的含量。
例如，通过基因工程方式使紫草中α-linolenic酸代谢通路受到多重调控，可以获得富含油酸和γ-亚麻酸的紫草种子，从而提高其药用价值。
3. 基因敲除基因敲除是一种比较常见的植物基因工程技术，在药用植物研究中也被广泛应用。
通过删除植物基因组中某些基因，可以弱化或者消除植物中不需要的生理功能。
例如，基于基因敲除技术对板蓝根进行研究，发现敲除板蓝根中的丹参酮合成基因（SmCPS）可以显著降低其对紫外线的敏感性，从而提高其耐受性和产量。
三、植物基因工程技术在药用植物研究中的应用前景植物基因工程技术在药用植物研究中的应用前景非常广阔。
随着植物基因组测序和药用成分分析技术的不断发展，我们可以更准确地了解药用植物的基因组结构和药用成分的合成途径。
同时，随着基因编辑技术和基因载体技术的不断完善，我们将可以更加准确地调整药用植物的代谢通路和基因表达水平，从而进一步提高药用植物的药用价值。
植物次生代谢产物的研究和应用
植物次生代谢产物的研究和应用一、植物次生代谢物简介植物次生代谢物是植物体内不参与生命活动基本需要的代谢物质，但在植物生长发育中对环境的适应性，有重要的调节和保护作用。
它们具有复杂多样的结构，包括植物生长素，生物碱，黄酮类，酚酸类，类黄酮等，具有多种多样的生物活性。
植物次生代谢产物是自然界中最具潜力的天然药物，对痛风、肝脏疾病、癌症等具有重要的临床应用前景。
二、植物次生代谢物的研究方法1. 分离纯化法该方法通过溶剂提取、磺酸化、无水醇提取等，进行多次分离纯化，最终获得纯度较高的次生代谢产物。
2. 核磁共振技术核磁共振技术(NMR)是通过核磁共振现象，获得样品的分子结构、分子实现和分子运动的信息。
3. 气相色谱-质谱联用技术该技术通过气相色谱分离和质谱分析，获得样品的分子结构、相对分子质量、分子碎片等信息。
三、植物次生代谢物的应用1. 医药领域植物次生代谢产物是自然界中最具潜力的天然药物，对痛风、肝脏疾病、癌症等具有重要的临床应用前景。
如黄酮类化合物可用于治疗冠心病、散光等疾病；生物碱类物质可用于治疗荨麻疹、哮喘等疾病。
2. 食品行业食品中的植物次生代谢产物对人体健康具有重要的保健作用。
如多酚类物质可用于制作高抗氧化性的保健食品；黄酮类物质可用于制作缓解骨质疏松症的保健食品。
3. 化妆品行业植物次生代谢产物常用于高端化妆品中。
如黄酮类化合物可用于抑制色素沉着，减少色斑和皮肤衰老；多酚类化合物可用于抗氧化，减少皮肤损伤。
四、植物次生代谢物未来展望未来，植物次生代谢物的研究仍有很大的发展空间。
人们可通过植物基因编辑、代谢工程等手段，提高植物次生代谢物的产量和质量。
同时，开发一些新的分析与培养技术，以提高植物次生代谢产物的研究和产业化生产水平。
预计未来几年，植物次生代谢产物在医药、食品和化妆品等领域的应用将越来越广泛，为人们的健康和生活带来更多福利。
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基因工程在药用植物次生代谢物研究中的应用基因工程在药用植物次生代谢物研究中的应用摘要：目的：药用植物遗传背景基础资料缺乏，对其次生代谢途径及其调控机制的认识不够深入，阻碍了细胞或组织培养、代谢工程等在获取高价值次生代谢物上的广泛应用。
功能基因组学方法，尤其cDNA-AFLP 转录轮廓分析和代谢组学的整合运用，将次生代谢物的变化与相关基因的表达相关联，在挖掘次生代谢物生物合成相关基因、探索次生代谢途径方面展现出广阔的应用前景，是植物次生代谢物研究的新趋势和重要手段之一，将有力地促进药用植物资源更好的开发利用。
植物在长期进化过程中与环境相互作用，产生大量不同种类的小分子有机化合物——次生代谢物(secondarymetabolites)。
【关键词】次生代谢物；功能基因组学；转录组学；代谢组学；代谢工程植物在长期进化过程中与环境相互作用，产生大量不同种类的小分子有机化合物——次生代谢物(secondary metabolites)。
次生代谢物在植物适应特殊生态环境、对抗生物或非生物压力等方面发挥着重要作用，如抵御病虫害、适应生态环境变化、诱导授粉或防紫外线灼伤等[1-2]。
很多次生代谢物化学结构复杂而独特，具有特殊的生物活性，是药用植物的主要活性成分[3]。
药用植物在药物研发中应用广泛，是传统中药主要来源，其次生代谢物是新药、新先导化合物(drug leads)、新化学实体(new chemical entities，NCEs)的重要来源[4-5]。
从生物合成的起源来看，药用植物次生代谢物可分为5大类：多聚酮类(polyketides)、异戊二烯类(isoprenoids)、生物碱类(alkaloids)、苯丙烷类(phenyl propanoids)、黄酮类(flavonoids)。
多聚酮类由乙酸-丙二酸途径(acetate-malonate pathway)产生；异戊二烯类（包括萜类和固醇类）由五碳前体异戊烯焦磷酸(isopenteny l diphosphate，IPP）经过经典的甲羟戊酸途径(mevalonic acid pathway，MVA pathway)或MEP 代谢途径(methyl-erythritol phosphate pathway)产生；生物碱类由不同种类的氨基酸合成；苯丙烷类含有1 个C6-C3单元，起源于芳香氨基酸苯丙氨酸和酪氨酸；黄酮类由苯丙烷类与多聚酮类相结合的途径合成[6]。
不同种类的药用植物次生代谢物在药物开发中均有应用[7]。
然而，来源于药用植物的次生代谢物往往含量低，且天然药用植物资源有限，增加了药物开发的难度[7]。
药用植物次生代谢产物的生物合成往往包含多个步骤，过程长而复杂，有多种酶参与，至今仍有很多问题悬而未决。
目前，药用植物中仅有少数次生代谢途径（如黄酮类，吲哚三萜，异喹啉生物碱）经过多年经典生物化学研究已有较深入的认识[8-9]，而大部分次生代谢途径还有待进一步阐明，阻碍了生物技术生产次生代谢物的成功应用。
功能基因组学方法是全面探索生系统的有力工具，是发现次生代谢物生物合成相关基因及阐明次生代谢途径的有效手段[10]，将成为药用植物次生代谢物研究以及中药现代化研究的发展趋势之一[11-12]。
一、药用植物次生代谢物的获得途径总的来说，药用植物次生代谢物的获得途径有①从植物（包括野生和栽培植物）中提取分离；②对结构已知的次生代谢物寻求化学合成或结构改造；③从植物细胞或组织培养物中获得；④代谢工程生产。
目前，从植物中提取分离仍是获得次生代谢物最主要的途径，而且其中大约2/3 来源于野生资源[13]。
然而，大多数次生代谢物在植物中含量低，且只在特殊组织部位、特定生长阶段或生长环境下积累，过度依赖野生资源会危及濒危物种、破坏环境。
药用植物栽培在一定程度上可以缓解这些问题，但由于生长环境要求高、耗时长、劳动量大等原因，使得药用植物栽培成本较高、难度较大[14]。
大部分次生代谢物结构复杂，常含有特异的立体化学结构(stereochemistry)，使得化学全合成往往不可能或者经济上不可行。
在基于次生代谢物作用机制知识的基础上合成作用相似的替代物，或者对次生代谢物进行结构修饰，是药物开发中一种经济可行的策略。
例如，以薯蓣皂苷元(diosgenin)为基本骨架，经化学修饰开发出大量类固醇激素类药物。
作为获得药物植物次生代谢物一种可能的替代方法，运用细胞或组织培养物产生有商业价值的次生代谢物的研究已广泛开展。
虽然许多不同种类的药用植物细胞或组织培养体系已经被确定，但它们常常并不能产生足够量的目标次生代谢物[15]。
可能的原因如下：次生代谢物细胞内毒性高，导致其在培养物中往往并不积累或者含量很低[16]；培养物容易受后天变化(epigenetic changes)的影响，产物水平不稳定，使得依靠经验摸索选择高产、稳定的培养体系难度较大。
通过筛选选择高产率细胞系、优化培养基、加入茉莉酸甲酯等诱导因子、运用毛状根培养等方法能够在一定程度上提高目标次生代谢物产量[17] 。
成功的例子有：运用紫草Lithospermum erythrorhizon 细胞悬浮培养生产紫草素(shikonin)；从罂粟Apaver somniferum 细胞培养生产血根碱(sanguinarine)等。
但由于产量以及生产成本等问题，目前这种方法商业成功率仍然非常有限。
代谢工程为产生目标次生代谢物、提高其含量提供了新的前景。
调控次生代谢途径要求彻底认识其整个生物合成途径，详细了解代谢途径中控制启动和流通的调控机制。
目前，这种方法已经被成功的运用于微生物生产本体或异源次生代谢物[18]。
例如，在大肠杆菌Escherichia coli 中生产抗疟疾成分青蒿素的前体青蒿酸(amorphadiene)[19]。
然而，药用植物与微生物不同，通常次生代谢途径更长，酶催化步骤更多，因此阻碍了代谢工程在药用植物中的应用。
功能基因组学研究将最终揭示次生代谢物的生物合成途径，为药用植物代谢工程以及细胞或组织培养与代谢工程相结合的途径产生次生代谢物奠定坚实的理论基础。
二、功能基因组学的基本研究工具拟南芥、水稻全基因组测序完成，其他几种植物如杨、苜蓿、莲、土豆、玉米等序列信息的发现[20-22]，有力推进了基因组学的发展。
然而，仅仅依靠大量序列信息，许多基因的功能无法阐明。
通过改变单个因素或基因探索基因功能的方法效率较低、成本较高，这要求大规模分析基因功能[23]，从而催生了功能基因组学。
功能基因组学(functional genomics) 应用多重平行的方法，包括转录组学(transcriptomics)、蛋白质组学(proteomics)、代谢组学(metabolomics)，采用高通量模式在基因组或系统水平上全面研究分析基因功能，是全面探索生物系统的有力工具，最终将建立起基因组(genome)和表型组(phenome)之间的联系[10,24]。
转录组学在整体水平上研究细胞中基因转录情况及转录调控规律，其发展使得全面系统研究基因表达、发现新基因、诠释基因功能成为可能。
常用的转录轮廓分析方法有：差异性显示(differential display)，cDNA 微阵列（cDNA microarray），基因芯片(gene chip)，表达序列标签(expressions equence tags ，EST)分析，基因表达的系统分析(serial analysis of gene expression，SAGE)，大规模平行测序技术(massively parallel signature sequencing，MPSS)，cDNA-扩增片段长度多态性（ cDNA-amplified fragment lengt polymorphism，cDNA-AFLP）等[22,25-26]。
cDNA-AFLP 是Bachem 等1996 年在AFLP(amplified fragment length polymorphism) 的基础上发明出来的一项RNA 指纹图谱技术，基本原理是对cDNA 限制性酶切片段进行选择性扩增，通过扩增片段获得基因表达信息[27]。
cDNA-AFLP 与基于杂交的转录图谱技术cDNA 微阵列和基因芯片相比，最显著的优点为不需要事先知道基因组序列信息、灵敏度高、特异性高、重复性好、启动成本相对较低，在基因表达研究方面可有效替代后两者[28]。
cDNA-AFLP 已逐渐成为探索基因序列信息相对缺乏的药用植物基因表达的有力工具[29-30]，主要应用于定量基因表达分析，新基因发现，表达数量性状基因坐(quantitative trait loci，QTL)作图等方面，适用于任何物种[25]。
蛋白质组学在大规模研究基因表达、揭示蛋白质功能、探索酶的催化调控作用等领域发挥着举足轻重的作用，主要的分离分析方法有：二维凝胶电泳(two dimensional gelelect rophoresis)，质谱技术，包括基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(matrix assisted laser desorption/ionization time of flight mass spectrometry，MALDI/TOF MS)、电喷雾离子化质谱(electro spraying ionization-mass spectrometry，ESI-MS)等。
二维凝胶电泳技术是高效分离分析多种蛋白的主要手段。
质谱技术灵敏度、特异性高，主要应用于精确鉴定蛋白质[31]。
由于蛋白质自身结构复杂、特异，且存在相互作用，蛋白质组的研究常需要结合二维凝胶电泳、质谱技术以及用于研究蛋白质相互作用的分析技术，如酵母双杂交技术、蛋白质芯片[32]。
代谢组学的形成和发展使得对于代谢网络的整体动态变化的衡量成为可能或者更接近于真实，尤其适合于特定条件下的代谢表型(metabolic phenotypes)的研究[33-34]，并且迅速成为阐释基因功能、全面了解细胞对生物环境反应的关键工具[35]，也是药用植物、中医药现代化研究非常重要的手段[36-37]。
常用的分析方法有：核磁共振(nuclear magnetic resonance，NMR)、气相色谱-质谱联用(gas chromatography coupled with mass spectrometry，GC-MS)、液相色谱-质谱联用(liquid chromatography coupled with mass spectrometry，LC-MS)、傅立叶质谱(Fourier transform mass spectrometry，FTMS)和毛细管电泳- 质谱联用(capillary electrophoresis coupled with mass spectrometry，CE-MS)等[38]。