药用植物不仅对医药卫生事业和人民身体健康具有重要的价值，同时也是非常重要的经济作物。近年来对药用植物的市场需求迅速增长，致使药材供不应求，价格逐年提高。次级代谢产物是药用植物中的主要活性成分，不仅是临床用药的主要原料来源，而且还是评价药材质量的重要指标之一。药用植物次级代谢产物的积累受到多种环境因素的综合影响，如：气候、土壤理化性质和环境变化等。近年来研究发现，植物根际微生物和内生菌在许多药用植物的关键次级代谢产物积累过程中发挥了关键的调控作用。药用植物的内生菌和根际微生物种类繁多，是提升药用植物生长和次级代谢产物积累的重要工具，在改善药材品质方面具有重要的潜在应用价值。
近日，华南农业大学药用植物研究中心Medicinal Plant Biology发表了题为 “Regulation of secondary metabolites accumulation in medicinal plants by rhizospheric and endophytic microorganisms”的综述论文。
文章介绍了影响药用植物根际微生物和内生菌菌群构成的因素：土壤的理化性质、环境因素、药材的陈化年份、种植方式、药材不同发育阶段和品系均会影响菌群的构成。随着药材需求量的增加，提高药用植物产量和品质是解决市场上药材供不应求的重要举措之一。在本文中我们论述了微生物不仅具有固氮、磷酸盐代谢、激素合成及根定殖相关的基因，通过固氮和溶解磷矿石释放游离态磷，增加药材的株高和鲜重；而且部分微生物还能通过抑制病原菌的生长来促进药材生长。
重要的是，微生物能够通过多种策略促进药用植物次级代谢产物的积累，一些微生物通过基因簇自身合成次级代谢产物；微生物还能合成植物激素或者通过影响宿主体内的激素水平来影响次级代谢产物的积累；另外，微生物还能通过激活植物的免疫系统，进而激发代谢相关通路基因的表达，从而来提升活性物质的含量。反之，一些药用植物合成的次级代谢产物也能影响微生物群落的构成（图1）。对内生菌和根际微生物调控药用植物活性成分积累的研究，能够为高效、优质的微生物菌肥开发奠定理论基础，从而合理提高药用植物活性成分，对绿色农业的发展具有重要意义。
图1 微生物能通过多种策略调控药用植物次级代谢的积累
药用植物研究中心在读博士生羽建宾为论文第一作者，梁祥修教授和吴鸿教授是本文通讯作者，白玫副教授参与论文撰写。该论文得到广东省重点领域科技发展计划、十四五”广东省农业科技创新十大主攻方向“揭榜挂帅”项目、国家自然科学基金项目等的资助支持。
相关论文信息：https://www.maxapress.com/article/doi/10.48130/mpb-0024-0011
文图/生命科学学院
