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。     

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。     

植物类胡萝卜素的研究进展

介绍植物类胡萝卜素在生物合成与调控、植物基因工程应用及合成影响因子三方面的研究现状和研究进展,并展望了未来的研究方向、重点和所面临的问题。     

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。     

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。     

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。     

乌龙茶萜类物质及其代谢调控研究进展

香气是评价乌龙茶感官品质的重要指标之一,而萜类化合物在植物界通常表现为花果香气味。总结分析了倍半萜的反式-橙花叔醇及α-法呢烯、单萜的芳樟醇及其氧化物等萜类化合物是乌龙茶中检测到的主要香气组分,香味阈值低,同时对乌龙茶萜类物质合成的部位、影响因素、代谢途径、前体物质以及对影响乌龙茶挥发性萜类物质合成代谢途径中的限速反应及关键调控基因等方面进行综述,并对未来侧重于非生物胁迫作用下乌龙茶加工过程萜类物质的代谢通路以及关键基因功能鉴定等进行了展望,以期更加系统和深入地揭示乌龙茶加工过程中香气形成的作用机制。     

蜡梅类胡萝卜素合成与代谢基因表达差异分析

在植物花发育过程中,类胡萝卜素的含量会随之发生变化.类胡萝卜素的合成与代谢受多个基因调控.通过分析蜡梅不同花发育时期类胡萝卜素合成与代谢基因的表达差异,可以为蜡梅类胡萝卜素合成与代谢调控机制的研究以及人工调控蜡梅类胡萝卜素含量提供理论基础.该研究对蜡梅转录组数据库中不同花发育时期及不同需冷量积累下类胡萝卜素合成与代谢相关基因进行表达差异分析;以蜡梅露瓣、盛开、衰败3个发育时期的花为材料,利用有机溶剂法与高效液相色谱法测定其类胡萝卜素与β-胡萝卜素含量;利用实时荧光定量PCR技术进一步验证蜡梅类胡萝卜素合成及代谢相关基因在露瓣期、盛开期、衰败期的表达差异.结果表明：从露瓣期到盛开期,类胡萝卜素合成基因CpPSY2表达量升高,类胡萝卜素含量升高;到衰败期,类胡萝卜素代谢基因CpNCEDs表达量升高,CpPSY2表达量降低,类胡萝卜素含量降低.从露瓣期到盛开期,再到衰败期,CpLCYB表达量一直较低,CpBCH1a和CpBCH1b在盛开期表达量最高,CpBCH2在衰败期表达量最高,使得β-胡萝卜素含量逐渐降低,影响了类胡萝卜素不同组分的含量;CpCCD1a在盛开期表达量最高,此时蜡梅香气最为...     

萜类物质与茶叶香气(综述)

综述了茶叶香精油中萜类物质的组成和香气特征,萜类物质在茶树体内的生物合成与转化,萜类组成与茶树品系的关系,并讨论了作为香气前体物质的单萜烯醇糖甙及其水解方式。     

植物草酸代谢及调控研究进展

很多植物中都含有草酸,其代谢、运输、分泌的机理,具有重要的理论和实际意义。综述了植物草酸代谢及调控机理的研究近况,并对其研究前景作出了展望。     

烟碱合成分子调控研究进展

烟碱由一个吡咯环和一个吡啶环构成,是栽培烟草中最重要的生物碱,占总生物碱含量的90%～95%。烟碱合成途径除最后一步聚合反应仍需试验证实外已基本明确,主要途径基因已被克隆。近年来,烟碱合成调控机制研究进展迅速,多个调控基因被发现参与调控烟碱的合成。文中对烟碱合成途径及其合成调控因素、参与合成调控的转录因子等方面进行了综述,并对烟碱合成调控的未来研究发展进行了展望。     

类黄酮及茶儿茶素生物合成途径及其调控研究进展

 类黄酮化合物是植物的次生代谢产物,广泛分布于植物界且具有较强的生物活性。儿茶素是主要的类黄酮化合物之一,其含量占茶树鲜叶干重的12%～25%。作为茶叶的主要风味物质,儿茶素还具有抗氧化、抗诱变与防癌、抗心血管疾病、抗紫外线辐射等功能。本文从类黄酮及茶儿茶素的生物合成途径、组织化学定位、合成调控措施等方面,综述有关茶树儿茶素的生物合成代谢及其调控的研究进展,旨在为茶儿茶素生物合成的基因调控、代谢工程提供新的思路。     

穿心莲内酯生物合成与调控的研究进展

穿心莲内酯是中药材穿心莲的主要活性成分,具有清热解毒、抗菌消炎、保肝利胆等功效,临床上 主要用于治疗小儿肺炎和上呼吸道感染等疾病。近年来,由于环境因素长期影响、品种纯度不高以及优良品种选育 工作滞后等原因,很大程度上限制了穿心莲的品质提升。在穿心莲药材质量评价中,穿心莲内酯的含量是一项非常 重要的指标,通过解析穿心莲内酯生物合成的分子机制及积累规律,有助于提升穿心莲药材质量。该文综述了穿心 莲内酯的生物合成途径与分子调控机制,穿心莲内酯的生物合成主要分为两大阶段,即穿心莲内酯前体的合成阶段 和穿心莲内酯合成的修饰阶段,其中前体合成研究已经较为清楚,但有关穿心莲内酯合成修饰阶段的途径和关键酶 的挖掘还处于空白水平,需进一步研究。通过从环境因素和栽培措施两个层面对穿心莲内酯合成积累的关键影响因 子进行挖掘,有利于建立完善的高品质穿心莲种植体系。此外,对调控穿心莲内酯生物合成的研究进展进行总结和 展望,可为穿心莲药材品质提升提供参考。     

茶叶香气质量评价方法研究进展

香气是影响茶叶风味和品质的重要因素之一。目前茶叶香气品质的评价主要依靠感官品评,而感官品评易受评审人员主观意识及环境等因素的影响,其客观性受到一定程度的限制,为提高品质鉴别的准确性和可重复性,采用仪器辅助鉴别是非常必要的。对影响茶叶品质的主要香气物质的特征及致香成分进行了比较,对感官分析及仪器分析单独与结合使用在茶叶香气研究中的应用进行了综述。     

马铃薯类胡萝卜素研究进展

马铃薯是我国第四大粮食作物,也是重要的粮菜兼用经济作物,对保障国家粮食安全、丰富菜篮子和增加农民收入意义重大.自然界中马铃薯的薯肉颜色呈现出从白色到奶油色、黄色到橙色以及红色到紫色等颜色的变化,而类胡萝卜素物质作为天然着色剂,是形成黄色、橙色、红色的主要色素物质,具有重要的生物学功能,不仅对马铃薯生长发育过程中块茎的颜...     

姜黄素吸收代谢及其对家禽繁殖调控作用研究进展

姜黄素是从姜科植物（如姜黄）、天南星科植物根茎中提取出来的多酚类化合物,主要在动物肠道中进行吸收代谢,具有抗炎、抗氧化、抗凋亡、抗衰老、神经保护、免疫调节及代谢调控等作用。姜黄素在动物体内生物利用度差,为提高姜黄素的利用度,通常将其制成多种制剂及配型（如膜制剂、纤维制剂、乳制剂、水凝胶制剂、胡椒碱、半萜类化合物、环糊精、葫芦巴膳食纤维和卵磷脂）。不同的制剂及配型可增加姜黄素产物稳定性,保障姜黄素的有效利用。家禽主要通过下丘脑 - 性腺轴负反馈调节机制来调控生殖细胞发育,实现繁殖调控。此外,家禽的繁殖性能易受外部因素影响,其中光照的影响最大。光照刺激产生的褪黑素具有强抗氧化性,能通过缓解卵巢和睾丸组织的线粒体功能障碍来抑制凋亡和衰老,保障下丘脑 - 性腺轴负反馈调节机制的稳定和氧化应激状态下的卵泡发育。肠道微生物产生的血清素是褪黑素的前体物质,可以影响褪黑素的生成;其次肠道微生物刺激肠上皮细胞中的传入神经直接影响下丘脑分泌促性腺激素释放激素;最后,肠道内产生的雌二醇（E2）可以通过血液进入卵巢组织,并促进卵巢发育。研究发现,姜黄素可通过肠道微生物产生的短链脂肪酸在体内发挥功能作用,但姜黄素是否通过肠道微生物产生的短链脂肪酸来影响家禽的繁殖性能亟待探究。该文综述了姜黄素的生物活性、代谢方式、产品研发利用以及对家禽繁殖调控的作用机制及相关研究进展,旨在为姜黄素作为饲料添加剂在家禽生产中的合理应用提供理论参考。     

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。     

烤烟叶片发育过程中类胡萝卜素组分含量变化研究

利用反相高效液相色谱法和分光光度计法,对不同部位烤烟叶片发育过程中类胡萝卜素组分含量进行了测定.结果表明,烤烟发育过程中类胡萝卜素含量随生育时期的推进而逐渐下降,但不同部位叶片的类胡萝卜素组分含量有明显差异.中部叶片的β胡萝卜素、新黄质、紫黄质、叶黄质、叶黄素含量变化比较平稳.与下、中部叶片相比,上部叶片发育后期其组分含量均较高,其中β-胡萝卜素含量最高,为16.1 mg.g-1.