植物类胡萝卜素生物合成及其调控与遗传操作

类胡萝卜素是生物体内通过类异戊二烯途径合成的、自然界广泛存在的一大类天然色素物质的总称。近年来,类胡萝卜素生物合成基因的分离和功能鉴定与有关类胡萝卜素生物合成调控机制研究的新进展,使通过遗传操作调控植物体内类胡萝卜素生物合成途径成为可能。本文主要综述了近年来类胡萝卜素生物合成及其调控研究的进展,并介绍了应用转基因技术改变植物体内类胡萝卜素成分与含量的成功事例。     

高等植物中类胡萝卜素的生物合成

类胡萝卜素类化合物是一类天然化合物,它们可在植物及微生物体内被合成。在高等植物中,类胡萝卜素在体内的合成类异戊二烯代谢途径进行。在类异戊二烯代谢途径中,一般认为：第一个类胡萝卜素合成的前体为３,５－二羟－３－甲基戊酸（ＭＶＡ,Ｃ６）,随后有牛儿牦牛儿焦磷酸（ＧＧＤＰ,Ｃ２０）,八氨蕃郧／     

观赏植物类胡萝卜素多样性及调控花色研究进展

文章列举了自然界中常见的类胡萝卜素的种类、结构与颜色,并着眼于类胡萝卜素为主要色素成分的观赏植物,分析了不同观赏植物物种、同一物种不同颜色品种之间花瓣中类胡萝卜素在成分与含量上的差异,讨论了花色差异与类胡萝卜素组分之间的关系,从中找到一定规律。笔者进一步从基因水平上分析了观赏植物类胡萝卜素生物合成途径相关基因及转录因子的上调或下调表达对花色的影响,总结了通过基因工程调控类胡萝卜素的合成与分解代谢从而改变观赏植物花色的实际案例,为将来利用分子生物学技术准确、定向地改变植物花色、培育较高观赏价值的花卉品种提供了思路。     

茶叶类胡萝卜素合成、代谢调控研究进展

类胡萝卜素是茶叶重要香气物质的前体物,在茶叶加工过程中会经酶促反应(主要通过类胡萝卜素裂解双加氧酶CCD)或非酶促反应(高温、光照、酸性条件及其他未知因子)降解生成许多具有花香味的香气物质.鉴于类胡萝卜素对茶叶品质的重要贡献,近年来茶叶中的类胡萝卜素物质研究引起了许多研究者的关注.人们基于茶叶种质资源及环境因素,利用生...     

蓝藻中类胡萝卜素生物合成途径研究进展

文中就近年来在蓝藻中类胡萝卜素生物合成的研究进行了总结,并进行了展望。     

类胡萝卜素的自然分布与特性

类胡萝卜素为生物学上极重要的化合物,而且广泛存在于绿色植物中。类胡萝卜素属于脂溶性色素,颜色以黄色、橙色和红色为主,到目前为止,已有700多种类胡萝卜素被分离和鉴定出来。就构造而言,类胡萝卜素主要含有8个异戊二烯,在分子中间形成一系列的共轭双键。一般说来,类胡萝卜素包含两种,一种为只含碳氢的化合物,称为胡萝卜素,另外一种为含氧的衍生物,称为叶黄素,而叶黄素又根据所含氧的数目可分为单羟叶黄素、双羟叶黄素和聚氧叶黄素。所有植物均能合成胡萝卜素,对其生物合成途径的研究近年来取得巨大进展,关键基因先后得到克隆,并已初步实现通过基因工程调控类胡萝卜素合成。     

类胡萝卜素代谢途径基因变异导致园艺植物色泽差异的研究进展

类胡萝卜素是园艺植物中广泛存在的次生代谢物和色素物质,在植物生长发育和观赏价值中发挥重要作用。同时它也是高价值的天然活性物质,对人体健康有益。因此,类胡萝卜素的代谢调控一直是园艺植物的研究热点。类胡萝卜素组分和含量的差异是造成园艺植物色泽和营养成分多样性的重要原因之一,解析优质性状形成的分子机制是进行定向改良的前提和基础。目前,植物类胡萝卜素代谢途径已明确,大量研究表明代谢通路上基因的启动子和编码区变异是造成类胡萝卜素代谢多样性的关键因素之一。本文对园艺植物类胡萝卜素变异遗传机制的研究策略、启动子和编码区的变异类型及变异对类胡萝卜素代谢的影响进行综述,为园艺植物类胡萝卜素的定向改良提供理论依据。     

光合细菌类胡萝卜素研究

阐述了类胡萝卜素在光合细菌光合作用中的重要功能以及在色素蛋白复合体中的立体空间结构和功能。详细描述了光合细菌非环状类胡萝卜素合成途径以及合成途径中重要抑制位点、类胡萝卜素生物合成酶基因及分子调控机制。对类胡萝卜素影响生物产氢进行了分析和评述。对光合细菌类胡萝卜素研究中存在的问题和发展趋势进行了讨论。     

番茄类胡萝卜素的研究

综述了类胡萝卜素的理化特性、生理作用、生物合成途径及其近年来人们利用基因工程途径提高番茄中类胡萝卜素的方法,最后对这一领域的研究前景作了展望。     

园艺植物类胡萝卜素的代谢及其调节

类胡萝卜素是植物中最重要的一类色素,具有广泛的生物功能,尤其与人类健康关系密切,是决定园艺植物中水果、蔬菜品质和花卉观赏价值的重要指标.本文综述了柑橘、番茄、万寿菊等园艺植物类胡萝卜素的发育特点及其在基因分子水平上的调控以及环境因子、化学药剂等因素对类胡萝卜素形成影响的研究进展.     

辣椒类胡萝卜素生物合成的分子遗传学研究进展

辣椒（Capsicum spp.）属于茄科辣椒属,作为一种蔬菜和香料作物在世界各地得到广泛栽培。除作为烹饪食材和香料应用外,辣椒在制药和化妆品领域也有广泛的用途。类胡萝卜素是一类天然色素的总称,参与植物许多重要的代谢过程,如光合作用、光保护、光形态建成和生长发育等。类胡萝卜素具有多种生物活性,是辣椒果实主要的营养物质之一,培育类胡萝卜素含量更高的辣椒品种需要全面深入了解其生物合成及其调控的分子机制。分子生物学和生物技术的发展促进了类胡萝卜素生物合成基因的鉴定,为培育类胡萝卜素含量更高的辣椒新品种提供了机会。该文描述了类胡萝卜素的生理作用、类胡萝卜素与辣椒果实颜色、类胡萝卜素生物合成途径、辣椒类胡萝卜素生物合成途径的结构基因及调控因子、辣椒果实颜色的分子遗传学及与辣椒果实颜色有关的QTL位点等方面的研究进展。牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶（GGPS）、八氢番茄红素合成酶（PSY）、八氢番茄红素脱氢酶（PDS）、ζ-胡萝卜素去饱和酶（ZDS）、番茄红素环化酶（LCY）、辣椒红素-辣椒玉红素合成酶（CCS）等是辣椒类胡萝卜素生物合成通路的端口酶和限速酶,其表达丰度和活性高低直接调控辣椒体内类胡...     

高等植物的花发育模型及其基因调控研究进展

花发育是高等植物生长发育过程中非常重要的事件之一。为了解花发育的分之机制,阐述了花器官决定同源异型基因作用模型的产生和发展过程,如经典的花发育 ABC 模型、随后发展起来的 ABCD、ABCDE 和四聚体模型,综述了花器官发育分子模型同源基因的调控机理等方面的研究成果,并展望了研究方向。     

番茄果实中类胡萝卜素的合成及其调控

由于代谢途径中的某些关键酶丧失活性,番茄中类胡萝卜素的成分发生变化,产生出色彩斑斓的各种突变体,为研究类胡萝卜素的合成过程和调控机理提供了良好的材料基础。研究表明,番茄发育过程中对基因转录水平进行的调控是决定类胡萝卜素构成和含量的主要手段,但转录后调控和产物反馈抑制也不容忽视。随着越来越多的类胡萝卜素基因被分离、鉴定,通过基因修饰可以按照人们的需求生产特定的类胡萝卜素。     

植物抗旱基因工程研究进展

本文综述了植物对于干旱胁迫在细胞水平、生理生化水平以及基因表达调控水平上的响应,重点介绍了基于细胞信号转导和基因调控的抗旱基因工程以及渗透保护物质积累的抗旱基因工程的新进展,最后对通过基因工程改善植物抗旱性所存在的问题进行了探讨,并对其前景进行了展望.     

转录因子对木质素生物合成调控的研究进展

木质素是维管植物次生细胞壁的重要组分之一,具有重要的生物学功能。木质素分子与细胞壁中的纤维素、半纤维素等多糖分子相互交联,增加了植物细胞和组织的机械强度,其疏水性使植物细胞不易透水,利于水分及营养物质在植物体内的长距离运输。木质素与纤维素共同形成的天然物理屏障能有效阻止各种病原菌的入侵,增强了植物对各种生物及非生物胁迫的防御能力。然而木质素的存在也给人类的生产实践带来诸多负面影响,如造纸业中,由于必须使用大量化学药品去除木质素,加大了造纸成本,严重污染了环境;饲草中的高木质素含量则影响牲畜的消化吸收,降低了饲草的营养价值;过高的木质素含量也影响了人类对生物质能源的发酵利用。因此,利用基因工程改造植物木质素的可降解性意义重大。在高等植物中,木质素通过苯丙烷途径和木质素特异途径合成。在拟南芥中,NAC、MYB以及WRKY类转录因子都参与了对木质素生物合成的调控。在拟南芥中,MYB26可激活NST1/NST2的转录;WRKY12可与NST2的启动子区结合并对其表达进行负调控;SND1（NST3）和NST1主要在纤维次生壁的形成中发挥作用,两者功能有冗余;NST1和NST2在调控花药壁的次生壁的增厚中功能有冗余;VND6和VND7则主要在木质部导管的分化中起重要作用,这些NAC类转录因子通过与下游的MYB类转录因子如MYB83、MYB46及（或）MYB58、MYB63、MYB85和MYB103的结合对木质素合成基因的表达进行正调控,而MYB75对木质素生物合成进行负调控。多数MYB转录因子通过与下游木质素生物合成途径基因启动子区的AC元件（I、II和III）结合从而对其表达进行调控。研究表明,bHLH类转录因子也参与了对木质素生物合成的调控。文章综述了各类转录因子对木质素生物合成调控的最近进展,绘制了拟南芥中木质素生物合成的主要调控网络,同时也总结了其他物种（如水稻、小麦、玉米、桉树、松树和杨树等）中已发现的对木质素生物合成进行调控的转录因子。随着高通量测序技术的发展,研究者有望在更多的物种中发现参与木质素生物合成调控的关键转录因子,这些研究将对通过基因工程改造木质素的组成具有重要的借鉴意义。     

花青素代谢调控植物彩叶研究进展

随着经济发展和社会进步,人们对于园林植物的审美有了更高的要求,彩叶植物逐渐成为了市场的新宠,而花青素对叶片颜色形成具有重要的作用。阐述了花青素相关的代谢途径及叶片中花青素代谢的关键结构基因和转录调控因子,归纳了多个环境因子通过调控花青素代谢对叶片颜色的影响,并探讨了通过分子生物学手段改变花青素含量以改良彩叶植物的途径,以期为彩叶植物的开发和利用提供参考。     

Changes of the Main Carotenoid Pigment Contents During the Drying Processes of the Different Harvest Stage Fruits of Lycium barbarum L

The test analyzed the regularity of biosynthesis and degradation of the main functional components, such as zeaxanthin, β-carotene, and esterified carotenoids in the fruit of Lycium barbarum L. in order to provide theoretical basis for improvement of processing condition, appearance quality, and preservation of carotenoids. RP-HPLC was adapted to assay the changes of the main carotenoids of the different harvested stage fruit during the drying processing. Quantification was realized using external standard with gradient elution. The results showed that zeaxanthin and β-carotene contents in fruits increased dramatically, 2-22 times that of fresh fruits at the beginning of the drying period. In the middle of drying period, degradation occurred to a some extent, and the fall fruit degraded to a large extent. At the end of drying period, zeaxanthin and β-carotene contents increased to a little extent until a balanced state is obtained. Zeaxanthin dipalmitate content had a total degradation to more than 40% at the beginning of the drying period, and increased a little at the middle period, then reached a balanced state finally. The total carotenoid content analysis showed that the summer fruit had higher carotenoid content than the fall fruit. The experiments demonstrated zeaxanthin and β-carotene contents in fruits increased and zeaxanthin dipalmitate decreased during the drying process, which had an effect on the production appearance.     

Bt基因及其在转基因抗虫植物中的研究进展

通过转基因技术人们能最大限度地利用感兴趣的外源基因,使植物育种工作具有更强的针对性。综述了转Bt基因及其在转基因抗虫植物中的研究进展。     

园艺植物抗寒基因工程研究进展

抗寒基因工程的发展为防治园艺植物冻害提供了一条新途径.为此,综述了近年来国内外园艺植物抗寒基因工程的研究进展,概述了常用的抗寒基因,特别是抗寒基因在园艺植物转化上的方法和成效,并对发展前景阐述了观点和看法.