本书概述了药用植物品质生物学与药用植物品质的基本概念，以及遗传因素、环境因子、栽培技术、农药和重金属对药用植物品质形成的影响；阐述了萜类、苯丙烷类、醌类、皂苷类和生物碱活性成分及其生物合成途径，转录因子、非编码RNA和DNA甲基化及其对药用植物品质形成的调控作用；介绍了药用活性成分、基因组和转录组、植物miRNA、代谢组、DNA条形码、药用植物转基因等方面的研究技术及其在药用植物品质生物学研究中的应用。

目录
第一章 绪论 1
第一节 药用植物品质生物学 1
第二节 药用植物品质 1
一、外部性状和显微特征 2
二、内在质量 3
第三节 药效物质形成机制 5
一、内在质量影响药效物质形成的因素 5
二、道地药材及其形成的生物学本质 6
三、药效物质形成的分子机制 6
第四节 提高药用植物品质的途径 8
第五节 药用植物品质生物学研究展望 9
参考文献 9
第二章 遗传因素对药用植物品质形成的影响 13
第一节 药用植物品质性状的遗传 13
一、品质性状的可遗传性 13
二、品质性状的主效基因遗传 14
三、品质性状的数量遗传 14
第二节 药用植物品种选育进展 16
第三节 药用植物品质育种途径 17
一、药用植物种质资源的收集、引种和评价 18
二、药用植物品质性状的选育方法 19
参考文献 23
第三章 环境因子对药用植物品质形成的影响 26
第一节 地理因子的作用 26
一、纬度 26
二、海拔与地势 27
第二节 气候因子的作用 27
一、光照 28
二、温度 29
三、降水 30
第三节 土壤因子的作用 30
一、土壤质地 31
二、土壤营养元素 31
三、土壤水分 33
四、土壤微生物多样性 33
第四节 生物因子的作用 34
一、有益微生物 34
二、有害微生物 35
参考文献 38
第四章 栽培技术对药用植物品质形成的影响 42
第一节 土壤与施肥 42
一、土壤 42
二、施肥 44
三、微肥对中药有效成分的作用 47
四、稀土元素对中药材的作用 47
第二节 繁殖方式 48
第三节 种植与密度 48
一、播种期 48
二、种植密度 49
第四节 光照与遮阴 50
第五节 水分与灌溉 51
第六节 植株调控 53
参考文献 53
第五章 农药对药用植物品质形成的影响 57
第一节 农药基础知识及登记情况简介 57
一、农药基础知识 57
二、农药登记情况简介 60
第二节 农药产品在药用植物上的使用现状 61
一、违规使用禁限用农药时有报道 61
二、农药乱用滥用现象严重 62
三、植物生长调节剂、除草剂等易被忽视农药品种滥用误用现象严重 62
第三节 农药对中药材品质的影响 63
一、农药对中药材生长发育的影响 63
二、农药对中药材有效成分的影响 65
三、农药对中药材成分影响机制研究浅析 67
四、农药残留对中药材安全性的影响 68
参考文献 70
第六章 重金属对药用植物品质形成的影响 73
第一节 重金属的特性及植物对重金属的响应类别 73
一、重金属的特性 73
二、植物对重金属的响应类别 74
第二节 重金属对植物的毒害机制 75
一、离子毒害 75
二、氧化胁迫 76
三、遗传毒性 77
第三节 植物对重金属胁迫的耐性机制 78
一、抗氧化系统对重金属氧化胁迫的反馈调节 79
二、配位体对重金属的络合作用 83
第四节 植物吸收、转运、积累重金属的分子机制 87
一、根系对重金属离子的吸收 87
二、重金属离子在根系中的横向运输及向木质部导管的装载 87
三、重金属向地上部的长距离运输 88
四、地上部重金属离子的分配 88
第五节 重金属对药用植物品质的影响与调控 89
一、药用植物重金属污染的来源 89
二、重金属对药用植物品质的影响 91
三、重金属对药用植物次生代谢物合成的调控 92
参考文献 93
第七章 萜类活性成分及其生物合成 97
第一节 萜类的分类及其生物活性 97
一、单萜和倍半萜 97
二、二萜 99
三、三萜 104
第二节 萜类的生物合成 106
一、萜类生物合成的三个阶段 106
二、萜类化合物生物合成中的关键酶及其编码基因 109
第三节 萜类合成的调控 112
一、基因型的决定作用 112
二、内部因子对萜类合成的调控 112
三、外部因子对萜类合成的影响 114
第四节 药用植物萜类活性成分研究的前景 115
参考文献 116
第八章 苯丙烷类活性成分及其生物合成 122
第一节 苯丙烷类化合物的结构及功能 125
一、黄酮类 125
二、木质素单体及其衍生物 130
三、酚酸类 131
四、香豆素类 133
五、芪类 135
第二节 苯丙烷类化合物的生物合成途径与关键酶 136
一、苯丙烷代谢总途径 137
二、黄酮生物合成途径 138
三、木质素单体生物合成途径 142
四、酚酸类化合物的生物合成途径 143
五、香豆素类化合物的生物合成途径 146
六、芪类生物合成途径 146
第三节 苯丙烷类化合物研究展望 147
参考文献 147
第九章 醌类活性成分及其生物合成 156
第一节 醌类化合物概述 156
一、醌类化合物的结构与分类 156
二、醌类化合物在植物中的分布 159
三、常见的天然醌类化合物 160
第二节 醌类化合物的生物合成 162
一、质体醌和泛醌概述 162
二、质体醌和泛醌的生物合成途径 162
三、质体醌和泛醌生物合成途径中的关键酶基因 165
第三节 醌类活性成分的代谢工程 169
第四节 醌类化合物的生理功能 171
一、参与电子传递 171
二、参与其他化合物的合成与代谢 172
三、调节细胞信号转导与基因表达 172
四、提高植物抗胁迫能力 173
五、对人类健康的作用 174
参考文献 174
第十章 皂苷类活性成分及其生物合成 184
第一节 皂苷类化合物的结构和活性 184
一、人参属植物的三萜皂苷 184
二、柴胡皂苷 186
三、薯蓣皂苷 187
四、其他形式的皂苷 187
第二节 皂苷类化合物的生物合成途径 188
一、人参属植物皂苷的生物合成途径 190
二、柴胡皂苷的生物合成途径 194
三、薯蓣皂苷的生物合成途径 194
四、其他皂苷的生物合成途径 195
第三节 皂苷类化合物的异源合成及调控 196
一、基因工程合成皂苷类化合物 196
二、细胞工程合成皂苷类化合物 198
三、皂苷类化合物的生物转化与合成生物学 198
参考文献 200
第十一章 生物碱活性成分及其生物合成 206
第一节 生物碱的分类及其生物活性 206
一、来源于鸟氨酸 206
二、来源于赖氨酸 208
三、来源于苯丙氨酸-酪氨酸 209
四、来源于色氨酸 211
五、来源于烟酸 213
六、来源于邻氨基苯甲酸 213
七、来源于组氨酸 214
八、来源于氨基化反应 214
九、来源于萜类 215
十、来源于甾体 216
十一、嘌呤及黄嘌呤类生物碱 217
第二节 生物碱的生物合成 217
一、萜类吲哚生物碱的生物合成 217
二、异喹啉类生物碱的生物合成 222
第三节 生物碱合成的调控 223
第四节 药用植物生物碱合成途径研究的前景 224
参考文献 225
第十二章 转录因子及其对药用植物品质形成的调控 227
第一节 转录因子的结构 227
一、DNA结合区 227
二、转录调控区 228
三、核定位信号区 229
四、寡聚化位点 229
第二节 转录因子的研究方法 230
一、生物信息学分析 230
二、瞬时转化分析 232
三、突变体表型分析 233
四、调控网络和组学分析 234
第三节 转录因子的生物学功能 235
一、参与植物生长发育与形态建成 235
二、转录因子在植物对生物及非生物胁迫响应过程中的调控作用 237
三、转录因子在植物次生代谢产物合成中的调控作用 237
第四节 转录因子调控药用植物品质形成 239
一、转录因子调控药用植物的生长发育 239
二、转录因子参与药用植物的胁迫响应 239
三、转录因子调控药用活性成分生物合成 239
参考文献 242
第十三章 非编码RNA及其对药用植物品质形成的调控 248
第一节 非编码RNA的种类 249
一、miRNA 249
二、siRNA 250
三、长非编码RNA 251
第二节 miRNA的发现历史和产生途径 251
一、miRNA的发现历史 251
二、miRNA的产生途径 252
第三节 siRNA的发现历史和产生途径 253
一、siRNA的发现历史 253
二、siRNA的产生途径 254
第四节 非编码RNA的生物学功能 256
一、植物小RNA的生物学功能 256
二、植物长非编码RNA的生物学功能 257
第五节 非编码RNA与药用植物品质形成 258
一、药用植物非编码RNA的鉴定 258
二、非编码RNA调控药用植物品质形成 260
三、应用非编码RNA技术提高药用植物品质 261
参考文献 262
第十四章 DNA甲基化及其对药用植物品质形成的调控 270
第一节 植物DNA甲基化特征 270
第二节 DNA甲基化的调控 271
一、DNA甲基化的建立 271
二、DNA甲基化的维持 272
三、DNA甲基化的去除 273
第三节 DNA甲基化的分析技术 275
一、特定位点的甲基化检测技术 275
二、基因组范围的甲基化检测技术 275
第四节 DNA甲基化的生物学功能 277
第五节 DNA甲基化与药用植物品质形成 278
一、药用植物DNA甲基化的研究 278
二、应用DNA甲基化调控药用植物品质 279
参考文献 279
第十五章 药用活性成分分析技术及其在药用植物品质生物学研究中的应用 284
第一节 色谱法的基本原理及其联用技术 284
一、色谱法的基本原理和分类 284
二、色谱联用技术 285
第二节 气相色谱法、气相色谱-质谱联用技术及其在药用植物品质生物学研究中的应用 286
一、气相色谱法 286
二、气相色谱-质谱联用技术 289
第三节 高效液相色谱法、液相色谱-质谱联用技术及其在药用植物品质生物学研究中的应用 292
一、高效液相色谱法 292
二、液相色谱-质谱联用技术 296
第四节 毛细管电泳、毛细管电泳-质谱联用技术及其在药用植物品质生物学研究中的应用 299
一、毛细管电泳 299
二、毛细管电泳-质谱联用技术 301
三、药用活性成分分析技术在药用植物品质生物学研究中的应用现状及发展趋势 303
参考文献 303
第十六章 基因组和转录组分析技术及其在药用植物品质生物学研究中的应用 306
第一节 DNA测序技术的进展 306
一、测序技术的发展历程 306
二、第一代测序技术 308
三、第二代测序技术 308
四、第三代测序技术 310
第二节 基因组de novo测序技术及其应用 313
一、基因组de novo测序技术 313
二、物种选择 314
三、建库与测序 316
四、组装与注释 317
第三节 转录组测序技术及其应用 321
一、转录组测序技术 321
二、样本选取 322
三、建库准备 322
四、转录组重建和差异表达分析 324
五、生物信息学分析及其在药用植物品质生物学研究中的应用 325
六、差异表达基因验证 326
七、基因功能验证 327
第四节 药用植物DNA和RNA的提取纯化 328
一、药用植物DNA提取纯化 328
二、药用植物RNA提取纯化 331
参考文献 333
第十七章 植物miRNA分析技术及其在药用植物品质生物学研究中的应用前景 337
第一节 小RNA分离和序列测定 337
一、小RNA分离与纯化 337
二、小RNA克隆与测序 337
第二节 小RNA种类鉴定 339
第三节 miRNA表达和定位分析 339
一、miRNA Northern杂交技术 340
二、miRNA实时定量PCR技术 340
三、miRNA microarray和小RNA-seq技术 342
四、miRNA组织定位技术 343
第四节 miRNA靶基因预测与实验验证 344
一、miRNA靶基因预测 344
二、改进的5′RLM-RACE法验证靶基因 344
三、降解组高通量测序法验证靶基因 346
第五节 miRNA转基因研究技术 346
一、miRNA功能获得 346
二、miRNA功能丧失 348
第六节 植物miRNA分析技术在药用植物品质生物学研究中的应用前景 349
参考文献 350
第十八章 代谢组分析技术及其在药用植物品质生物学研究中的应用 355
第一节 代谢组学简介 355
一、代谢组与代谢组学 355
二、药用植物代谢组学 355
第二节 代谢组学分析技术 356
一、样品前处理技术 356
二、色谱分离技术 359
三、质谱及其联用技术 361
四、核磁共振技术 362
五、化学计量学 363
六、代谢途径和代谢网络分析 363
七、代谢流组学和质谱成像组学分析技术 365
第三节 代谢组学分析策略 365
一、多种不同功能特点仪器联用 365
二、基于保留时间与结构关系建立的未知化合物定性策略 367
三、基于多级特征质谱碎片建立的未知化合物发现与定性策略 368
四、无对照品的多目标化合物定量策略 369
五、轮廓表征策略 370
六、代谢组学分析方法的验证和数据质量保证 370
第四节 代谢组学在药用植物品质生物学研究中的应用 371
一、应用代谢组学技术研究遗传因素对药用植物品质形成的影响 371
二、应用代谢组学技术研究环境条件对药用植物品质形成的影响 372
三、应用代谢组学技术研究栽培和采收加工对药用植物品质形成的影响 373
四、应用代谢组学技术研究农药对药用植物品质的影响 373
参考文献 374
第十九章 DNA条形码技术及其在药用植物品质生物学研究中的应用 378
第一节 DNA条形码技术 379
第二节 DNA条形码在药用植物及中药材鉴定中的应用 380
一、DNA条形码在种子/种苗鉴定中的应用 380
二、DNA条形码在药用植物鉴定中的应用 380
三、DNA条形码在中药材鉴定中的应用 381
四、DNA条形码在粉末鉴定中的应用 382
五、叶绿体超级条形码 384
第三节 DNA条形码在中成药鉴定中的应用 385
一、Meta-barcode在中药材和中成药鉴定中的应用 385
二、分子身份证及其在中成药鉴定中的应用 386
第四节 基于SNP的快速检测方法在中药材和中成药鉴定中的应用 388
一、管盖芯片 388
二、纳米金法 389
三、试纸条法 389
第五节 DNA条形码溯源技术及其在中药材流通中的应用 390
一、溯源技术研究方法及进展 390
二、中药材流通过程的关键信息 394
三、溯源技术在中药材中的应用现状及发展趋势 396
第六节 DNA条形码技术在药用植物品质生物学研究中的优缺点 396
参考文献 398
第二十章 药用植物转基因技术 405
第一节 转基因载体的构建 406
一、目的基因的分离 406
二、目的基因与载体的连接 407
第二节 以获得转基因植株为目标的遗传转化 409
一、根癌农杆菌介导法 410
二、基因枪转化法 412
第三节 以获得转基因毛状根为目标的遗传转化 416
第四节 定点修饰的基因编辑技术 419
参考文献 422
名词索引 427