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目的：
研究不同施钾量对麻黄药效成分的影响，确定钾调控下影响麻黄药效成分的关键基因、代谢途径与调控通路，揭示钾对麻黄药效成分影响的分子机制。
方法：
（1）采用田间栽培实验，钾肥选用硫酸钾（含K2O52%），于4月下旬麻黄移栽成活并生长稳定后施用，设15个处理，采样自钾肥施入后1个月开始，每21天采样1次，共采样6次。（2）采用对角线随机取样法采样，分别测定15个钾处理样品中盐酸麻黄碱、盐酸伪麻黄碱、总生物碱、总黄酮、挥发性成分含量，揭示不同钾处理对麻黄中药效成分含量的直接影响。（3）选择钾调控下药效成分含量差最大的高低钾处理组进行转录组高通量测序，筛选差异基因，构建与药效成分相关的功能基因共表达网络，确定关键模块与枢纽基因，揭示基于钾调控的麻黄质量形成代谢途径与调控通路。
结果：
1.不同钾处理麻黄样品中盐酸麻黄碱含量为0.069%~0.693%，处理组5、6、7、8、9、10即施钾量控制在666.4~1499.4g/12m2对于麻黄碱的含量影响极显著。各个处理组中麻黄碱的含量随时间变化呈现“缓慢增加期、快速增加期、平稳期”趋势。不同钾处理麻黄样品中盐酸伪麻黄碱含量为0.011%~0.268%，处理组14、15即施钾量控制在2165.8~2332.4g/12m2水平可以极显著提高伪麻黄碱含量。各个处理组伪麻黄碱的含量随时间变化的趋势大致相同，其含量的提高呈现“缓慢增加期、快速增加期、平稳期”趋势。
2.不同钾处理下麻黄总生物碱含量变化范围为0.177%~1.220%，处理组6、7、8、9、14、15即施钾量控制在833~1332.8g/12m2和2165.8~2332.4g/12m2水平可以极显著提高总生物碱的含量。各个处理组中总生物碱的含量随时间变化呈现“缓慢增加期、快速增加期、缓慢增加期”趋势。施钾水平与第四次、第五次采集样品总生物碱含量呈显著正相关关系，与第六次采集样品总生物碱含量呈极显著正相关关系。
3.不同钾处理下麻黄总黄酮含量变化范围在0.270%~2.790%之间。与对照组相比，各个施钾水平对提高麻黄中总黄酮的含量具有显著影响。各个处理组中总黄酮的含量随时间变化呈现“缓慢增加期、快速增加期、缓慢增加期”趋势。施钾水平与各批次总黄酮含量均呈显著正相关关系。
4.采用顶空固相微萃取气相色谱质谱联用技术分析了45个麻黄样本，鉴定出336种挥发性成分，采用峰面积归一化法对每个样本中所有峰的峰面积进行归一化处理，得到45个样本中336种挥发性成分的相对含量。与对照组相比，发现处理组15即施钾水平在2332.4g/12m2对挥发性成分影响较大，共有10种挥发性成分含量显著上调，9种挥发性成分含量显著下调。
5.NR注释中麻黄与多个物种间比对到较多数目，与栓皮栎相似度较高。GO注释结果显示共有153077条Unigenes序列，其中52856条，58515条，41706条分别归入生物过程、细胞组成和分子功能。KEGG结果显示注释到与麻黄碱类成分相关的苯丙氨酸合成和代谢通路的unigenes有135、166条，注释到与黄酮类成分相关的生物合成通路的unigenes共有172个。通过在R平台上运行WGCNA软件包，构建基因共表达网络，获得了24个模块，其中发现turquoise模块内基因的集中度最大，与生物碱和黄酮表型特征都是最相关的，对turquoise模块进一步深入分析筛选得到30个枢纽基因，这30个枢纽基因的表达量与总生物碱、总黄酮含量显著正相关。通过KEGG富集30个枢纽基因，得到了10条通路，其中出现了和生物碱、黄酮合成相关的苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成通路基因，主要包括3-脱氧-7磷庚酸合酶，3-脱氢奎尼素合酶，3-脱氢奎尼素脱水酶，莽草酸激酶，莽草酸脱氢酶，3-磷酸莽草酸1-羧乙烯基转移酶，分支酸合酶，吲哚-3-甘油磷酸合酶，邻氨基苯甲酸磷酸核糖基转移酶，色氨酸合酶α链，色氨酸合酶β链，分支酸变位酶，预苯酸脱水酶，双功能天冬氨酸氨基转移酶和谷氨酸/天冬氨酸-预苯酸氨基转移酶，胞质天冬氨酸转氨酶，酪氨酸转氨酶，组氨酸磷酸转氨酶，芳香族氨基酸转氨酶，NADP+芳香族脱氢酶，苯丙氨酸-4-羟化酶等。
结论：
本研究系统测定了不同钾处理对麻黄化学成分的影响。与对照组相比，施钾水平控制在833~1332.8g/12m2（即当地农业生产的2~3倍施钾量）可以显著提高麻黄药材中有效成分的含量，为麻黄农业生产中钾肥的合理施用提供了借鉴，具有一定的应用价值。另外本研究采用转录组高通量测序技术，能够发现麻黄中与生物碱、黄酮合成相关的功能基因，确定了关键模块与枢纽基因功能，揭示了钾调控下麻黄质量形成代谢途径与调控通路。
研究不同施钾量对麻黄药效成分的影响，确定钾调控下影响麻黄药效成分的关键基因、代谢途径与调控通路，揭示钾对麻黄药效成分影响的分子机制。
方法：
（1）采用田间栽培实验，钾肥选用硫酸钾（含K2O52%），于4月下旬麻黄移栽成活并生长稳定后施用，设15个处理，采样自钾肥施入后1个月开始，每21天采样1次，共采样6次。（2）采用对角线随机取样法采样，分别测定15个钾处理样品中盐酸麻黄碱、盐酸伪麻黄碱、总生物碱、总黄酮、挥发性成分含量，揭示不同钾处理对麻黄中药效成分含量的直接影响。（3）选择钾调控下药效成分含量差最大的高低钾处理组进行转录组高通量测序，筛选差异基因，构建与药效成分相关的功能基因共表达网络，确定关键模块与枢纽基因，揭示基于钾调控的麻黄质量形成代谢途径与调控通路。
结果：
1.不同钾处理麻黄样品中盐酸麻黄碱含量为0.069%~0.693%，处理组5、6、7、8、9、10即施钾量控制在666.4~1499.4g/12m2对于麻黄碱的含量影响极显著。各个处理组中麻黄碱的含量随时间变化呈现“缓慢增加期、快速增加期、平稳期”趋势。不同钾处理麻黄样品中盐酸伪麻黄碱含量为0.011%~0.268%，处理组14、15即施钾量控制在2165.8~2332.4g/12m2水平可以极显著提高伪麻黄碱含量。各个处理组伪麻黄碱的含量随时间变化的趋势大致相同，其含量的提高呈现“缓慢增加期、快速增加期、平稳期”趋势。
2.不同钾处理下麻黄总生物碱含量变化范围为0.177%~1.220%，处理组6、7、8、9、14、15即施钾量控制在833~1332.8g/12m2和2165.8~2332.4g/12m2水平可以极显著提高总生物碱的含量。各个处理组中总生物碱的含量随时间变化呈现“缓慢增加期、快速增加期、缓慢增加期”趋势。施钾水平与第四次、第五次采集样品总生物碱含量呈显著正相关关系，与第六次采集样品总生物碱含量呈极显著正相关关系。
3.不同钾处理下麻黄总黄酮含量变化范围在0.270%~2.790%之间。与对照组相比，各个施钾水平对提高麻黄中总黄酮的含量具有显著影响。各个处理组中总黄酮的含量随时间变化呈现“缓慢增加期、快速增加期、缓慢增加期”趋势。施钾水平与各批次总黄酮含量均呈显著正相关关系。
4.采用顶空固相微萃取气相色谱质谱联用技术分析了45个麻黄样本，鉴定出336种挥发性成分，采用峰面积归一化法对每个样本中所有峰的峰面积进行归一化处理，得到45个样本中336种挥发性成分的相对含量。与对照组相比，发现处理组15即施钾水平在2332.4g/12m2对挥发性成分影响较大，共有10种挥发性成分含量显著上调，9种挥发性成分含量显著下调。
5.NR注释中麻黄与多个物种间比对到较多数目，与栓皮栎相似度较高。GO注释结果显示共有153077条Unigenes序列，其中52856条，58515条，41706条分别归入生物过程、细胞组成和分子功能。KEGG结果显示注释到与麻黄碱类成分相关的苯丙氨酸合成和代谢通路的unigenes有135、166条，注释到与黄酮类成分相关的生物合成通路的unigenes共有172个。通过在R平台上运行WGCNA软件包，构建基因共表达网络，获得了24个模块，其中发现turquoise模块内基因的集中度最大，与生物碱和黄酮表型特征都是最相关的，对turquoise模块进一步深入分析筛选得到30个枢纽基因，这30个枢纽基因的表达量与总生物碱、总黄酮含量显著正相关。通过KEGG富集30个枢纽基因，得到了10条通路，其中出现了和生物碱、黄酮合成相关的苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成通路基因，主要包括3-脱氧-7磷庚酸合酶，3-脱氢奎尼素合酶，3-脱氢奎尼素脱水酶，莽草酸激酶，莽草酸脱氢酶，3-磷酸莽草酸1-羧乙烯基转移酶，分支酸合酶，吲哚-3-甘油磷酸合酶，邻氨基苯甲酸磷酸核糖基转移酶，色氨酸合酶α链，色氨酸合酶β链，分支酸变位酶，预苯酸脱水酶，双功能天冬氨酸氨基转移酶和谷氨酸/天冬氨酸-预苯酸氨基转移酶，胞质天冬氨酸转氨酶，酪氨酸转氨酶，组氨酸磷酸转氨酶，芳香族氨基酸转氨酶，NADP+芳香族脱氢酶，苯丙氨酸-4-羟化酶等。
结论：
本研究系统测定了不同钾处理对麻黄化学成分的影响。与对照组相比，施钾水平控制在833~1332.8g/12m2（即当地农业生产的2~3倍施钾量）可以显著提高麻黄药材中有效成分的含量，为麻黄农业生产中钾肥的合理施用提供了借鉴，具有一定的应用价值。另外本研究采用转录组高通量测序技术，能够发现麻黄中与生物碱、黄酮合成相关的功能基因，确定了关键模块与枢纽基因功能，揭示了钾调控下麻黄质量形成代谢途径与调控通路。