人参皂苷生物合成及调控功能基因研究进展(1)

三萜类化合物是重要的药用活性成分,其生物合成相关功能基因研究是调控这些化学成分生物合成和积累的重要理论依据。人参是重要的经济植物,具有很高的药用价值。开展人参功能基因研究有利于进一步探究人参生长发育、代谢调控的生理生化过程。本文总结了近年来人参皂苷生物合成相关功能基因的研究成果,并对三萜类化合物生物合成相关功能基因的研究方法进行了总结,对人参皂苷生物合成相关功能基因研究方法进行了展望。     

植物激素在人参皂苷生物合成中的作用及调控机制

植物激素在调控植物生长发育、环境适应及次生代谢中发挥着重要作用，尤其是在药用植物中的科学合理利用对促进其有效成分的形成具有良好效果。人参具有重要的药用价值，其有效成分人参皂苷的形成受各种环境因子的影响，而植物激素作为植物对环境条件适应的调节剂，在调控人参皂苷生物合成中发挥重要作用。文章归纳分析了茉莉酸、水杨酸、生长素、脱落酸和赤霉素在人参皂苷生物合成中的作用及调控机制，指出植物激素作为信号分子介导人参皂苷生物合成途径中的关键酶活性或基因差异表达，从而影响人参皂苷的合成，并初步绘制了茉莉酸、水杨酸、生长素、脱落酸和赤霉素调控人参皂苷积累示意图，同时展望未来植物激素在药用植物中应用的研究方向，为在生产实践中推进中药材“高产优质”种植提供参考和借鉴。     

人参皂苷生物合成影响因素的研究进展

人参皂苷含量较低,限制了其开发与利用,如何提高其含量已成为研究热点。因此,本文对人参皂苷生物合成的影响因素进行了综述。结果表明：人参皂苷含量的影响因素主要有营养因子、植物激素、前体物质和诱导子,为人参皂苷生物合成调控提供理论参考。     

人参皂苷生物合成调控的研究进展

人参皂苷作为五加科人参属植物的一种次生代谢产物,因其广泛的生理药理活性,具有巨大的应用价值。本文主要介绍了人参皂苷生物合成途径及参与合成的关键酶类,并分别从细胞水平和分子水平探讨了通过添加生长素、诱导子,使用反义载体、RNA干扰技术等方法,对于人参皂苷生物合成进行调控,在阐述合成途径的基础上,为进一步调控人参皂苷的生物合成,提高产量,从而为工业化应用奠定良好的基础。     

人参属药用植物三萜皂苷合成途径关键酶的研究进展

三萜皂苷是人参属药用植物的主要活性成分,具有抗衰老、抗肿瘤、抗疲劳等功效。明确三萜皂苷的生物合成途径是利用基因工程技术提高次生代谢物产量的前提和基础。本文综述了人参属药用植物人参、西洋参、三七中的三萜皂苷合成途径的关键酶基因的研究进展,为深入研究三萜皂苷的合成与代谢分子调控机制提供了理论基础。     

西洋参氧化鲨烯环化酶基因家族的鉴定、组织表达特异性分析及PqOSC2基因的克隆

氧化鲨烯环化酶是催化三萜类皂苷合成的关键酶,通过全长转录组分析鉴定西洋参中氧化鲨烯环化酶,利用生物信息学方法对西洋参全装转录组数据库中OSC（氧化鲨烯环化酶）基因家族进行鉴定并对其进行蛋白基序、理化性质、表达特征分析。结果表明：从西洋参中共鉴定到15个西洋参OSC基因家族,系统发育分析将其分为7个亚族,组织特异性表达分析表明,OSC基因家族在不同部位具有4种表达模式,OSC与人参皂苷积累共表达分析表明,OSC基因家族与不同类型皂苷合成相关。试验还克隆得到与原人参三醇和人参皂苷Re合成正调控的PqOSC2基因全长序列,为进一步揭示氧化鲨烯环化酶家族在西洋参三萜皂苷合成作用机制提供依据。     

诱导子在人参细胞培养中的应用研究进展

诱导子是调控植物次生代谢产物合成的一种重要手段,将其用于人参细胞培养,对于人参皂苷的生物合成效果显著。本文分别就诱导子的分类及其在人参细胞培养研究中的应用进行了综述。     

人参皂苷生物合成的研究进展

人参皂苷是药用植物人参的主要生物活性成分,其具有抗疲劳、提高免疫力等滋补效果,已得到十分广泛的应用;由于人参栽培的困难和人参细胞、组织培养的低生产效率,利用代谢工程手段来提高人参皂苷生物合成能力成为近年来人参研究的热点之一。因此,文中综述了人参皂苷生物合成方面国内外的最新进展,为人参皂苷的进一步研究奠定基础。     

植物单萜类化合物的代谢调控

单萜是一类具有重要生物活性和功能的化合物,许多名贵植物精油主要由单萜类成分组成。目前,基于植物单萜类化合物的生物合成途径,许多关键基因已被分离和验证功能,植物萜类代谢的分子调控也逐渐深入。通过基因工程和代谢工程手段调控植物花香成分及其含量,将是未来重要的研究方向。     

人参叶片中人参皂苷含量、关键酶基因表达和生态因子的相关性分析

【目的】明确人参皂苷生物合成的生理生态机制,揭示生态因子和遗传因素与药材质量的关系。【方法】以4年生不同生长时期的人参叶为试验材料,用HPLC法测定人参叶中8种单体人参皂苷(Rg_1、Re、Rf、Rb_1、Rb_2、Rb_3、Rc和Rd)含量;实时荧光定量PCR法测定7个参与人参皂苷合成的关键酶基因(HMGR、FPS、SS、SE、DS、β-AS和CYP716A47)的表达量;通过相关性和灰色关联度分析生态因子和人参皂苷合成关键酶表达对人参叶中皂苷合成和积累的影响。【结果】7月13日—9月29日人参皂苷合成关键酶基因表达活跃,各个关键酶之间有协同增减的趋势;人参叶中单体皂苷含量最高的是Re和Rg_1,在果后参根生长期(8月31日—9月13日)分别达到最大值60.30和39.38 mg·g~(-1);温度、光合有效辐射、土壤水势、相对湿度与叶中人参皂苷含量显著相关(P0.05);人参叶中HMGR基因的表达与Rb_2含量显著负相关(P0.05),SS基因的表达与Rg_1、Re含量显著负相关(P0.05),β-AS基因的表达分别与Rc、Rb_2含量呈显著(P0.05)、极显著(P0.01)负相关;温度、光合有效辐射、土壤水势和相对湿度与人参皂苷含量灰色关联度较高,达到0.727 9~0.871 1。【结论】在生态因子调控下,人参皂苷合成关键酶基因的表达影响人参皂苷的合成与积累。     

烟草黄酮类物质及其与品质的关系

黄酮类化合物是次生代谢过程中的重要产物之一,不仅对烟草的生长发育起重要的作用,而且黄酮类化合物中的芸香苷也是衡量烟草品质的一个重要因素。黄酮类化合物在次生代谢过程中的合成和积累受到一些关键合成酶和转运蛋白的调控,利用生物合成途径和基因工程技术对控制这些酶和蛋白的基因进行克隆和修饰,促进这些基因的表达,可以获得更多的目标产物。主要介绍黄酮类化合物的次生代谢途径,及利用基因工程技术对调控次生代谢途径的一些重要的酶和相关蛋白的基因修饰的研究概况。     

独脚金内酯的生物合成及其调控

为了解独脚金内酯生物合成最新研究进展，本研究以“独脚金内酯”为关键词，检索了2000—2020年NCBI数据库发表的相关文献资料，综述了近20年来独脚金内酯的生物合成通路和相关基因的功能研究进展，并对独脚金内酯在非生物胁迫作用中的功能以及与其他激素的相互作用进行概括。结果表明:1)独脚金内酯生物合成的通路是保存的，并可能与其他通路有交互作用；2)独脚金内酯的功能是多样的，在植物生长和发育的多个阶段发挥作用；3)独脚金内酯生物合成相关基因不仅是生物合成的关键基因，还可以与其他激素互作参与调控作用。在独脚金内酯生物合成及其调控作用的研究取得了重要突破的基础上，今后着重的研究方向可能是在产量形成机制、形态建成以及激素的调控作用机理等方面的研究。     

植物皂苷生物合成及调控研究进展

皂苷是一类组成型存在于大多数高等植物中的次生代谢物,在医药、植物源农药、保健品、营养品开发领域有广阔的应用前景,但皂苷在植物中含量低且不稳定,严重影响了皂苷类物质的开发利用。因此,调控皂苷生物合成、提高皂苷产量引起了越来越多的关注。综述了皂苷的生物合成途径,以及栽培技术、细胞工程、基因工程和毛状根培养对其合成的调控方面的研究进展,并针对该领域存在的问题以及未来的研究方向等进行了总结和展望。     

植物甾醇与三萜类皂苷生物合成基因调控的研究进展

植物甾醇和三萜类皂苷是2种具有调节生物体系免疫力,抗血糖过多,抗癌症等生理功能的植物次生代谢产物。它们在生物合成过程中有许多关键酶,如鲨烯合成酶(SS)、鲨烯氧化酶(SE)、氧化鲨烯环化酶(OSCs)和糖基转移酶(GT)等。综述了这些关键酶在催化机理、基因克隆与表达调控方面的研究进展,并简要探讨了通过这些关键酶的代谢工程研究来增产植物甾醇和三萜类皂苷的广阔前景。     

人参皂苷Rb3对肝糖异生AMPK的影响研究

人参皂苷Rb3,人参二醇型皂苷的一种主要活性成分,已被证明对诱导的糖尿病小鼠模型有抗糖尿病活性。本文为了探讨人参皂苷Rb3在降低血糖方面的分子调控机制,利用HepG2细胞为研究材料,系统分析了人参皂苷Rb3对肝糖异生关键因子AMPK的影响。结果表明,25微摩尔每升的人参皂苷Rb3可以显著激活AMPK活性,提高p-AMPK/总AMPK比值,与AMPK激活剂AICAR能够协同激活AMPK活性。进一步分析发现,该作用能够被AMPK抑制剂Compound C部分阻断,推测人参皂苷Rb3抑制肝糖异生作用是通过激活AMPK信号通路实现。AMPK信号转导通路作为重要的糖脂代谢靶点,在糖尿病及相关代谢类疾病的调控中发挥着重要的作用,这为探讨人参皂苷Rb3治疗糖尿病的作用机制提供了新的理论依据。     

南药岗梅的研究进展

岗梅是广东、广西地区常用中草药,具有清热解毒功效,以冬青科植物梅叶冬青[Ilex asprella(Hook.et Arn.)Champ.ex Benth.]的根或叶入药,其化学成分以三萜类、皂苷类和黄酮类化合物为主。主要研究岗梅的化学成分及其提取工艺和药理药效,对岗梅的鉴定方法、种苗繁育、功能基因研究等方面进行综述。     

人参花中功效成分及功效作用研究进展

人参在我国药用历史悠久。人参花是人参含苞待放的蓓蕾,人参花中含有丰富的人参皂苷、人参多糖、黄酮类化合物等功效成分。本文总结了近年来人参花主要功效成分的提取方法,同时对人参花护肝、抗炎、抗疲劳、抗肿瘤等功效作用的研究现状进行了整理分析。旨在为人参花的进一步开发利用提供参考。     

人参皂苷抗肿瘤及免疫调节作用的研究应用进展

人参皂苷作为人参的主要活性成分,近年来已经成为广泛应用的天然植物抗肿瘤成分,其治疗潜力已被广泛研究和证实。通过对人参皂苷抗肿瘤及免疫调节作用机制的相关研究进行综述,对目前人参皂苷在联合用药、纳米给药体系及结构修饰等方面的研究和应用进行总结,以期为人参皂苷的深入研究及临床应用提供参考。     

人参皂苷Rb3对肝糖异生作用机理的研究

为了探讨人参皂苷Rb3在降低血糖方面的分子调控机制,利用HepG2细胞为研究材料,系统分析了人参皂苷Rb3对肝糖异生关键酶PEPCK、G6Pase和转录因子FOXO1、HNF4α的影响。结果表明,人参皂苷Rb3可以显著抑制HepG2细胞肝糖异生途径关键转录因子FOXO1、HNF4α蛋白表达,从而抑制PEPCK和G6Pase酶活性及糖异生作用,该作用能够被AMPK抑制剂Compound C部分阻断,推测人参皂苷Rb3抑制肝糖异生作用是通过激活AMPK信号通路实现。AMPK信号转导通路作为重要的糖脂代谢靶点,在糖尿病及相关代谢类疾病的调控中发挥着重要的作用,为探讨人参皂苷Rb3治疗糖尿病的作用机制提供了新的理论依据。     

人参SQS和SE酶基因的克隆及其表达载体的构建

鲨烯合酶(SQS)和鲨烯环氧酶(SE)是人参皂苷生物合成过程中的关键酶。以五年生人参叶片为供试材料提取总RNA,根据GeneBank上已发布的SQS和SE基因登录号(AB010148和AB122078),查找对应序列并设计特异性引物,运用RT-PCR方法,通过构建pMD18-T重组质粒、测序分析,成功克隆到大小分别为1440bp的SQS基因和1780bp的SE基因。同时还构建了这2个基因的表达载体pCAMBIA1301-SQS和pCAMBIA1301-SE,从而为分子水平上探讨三萜皂苷生物合成机理及其在药用植物中的应用提供试验材料。