高等植物蒽醌生物合成途径相关酶及其基因研究进展

蒽醌是分子内具有不饱和二酮结构（醌式结构）的一种重要次生代谢产物,研究蒽醌的生物合成对于通过基因工程手段提高蒽醌的产量具有重要的指导意义：对近年来高等植物中蒽醌生物合成途径催化各步反应的酶及编码这些酶的基因的研究进展进行了的综述。     

青蒿素生物合成研究进展

综述了青蒿素生物合成途径及其关键酶3-羟基-3-甲基戊二酰CoA还原酶、法呢基焦磷酸合酶、紫穗槐-4,11-二烯合酶、紫穗槐-4,11-二烯P450单加氧酶。     

植物淀粉生物合成的研究进展

介绍了参与淀粉生物合成的5类酶的编码基因、酶学特性及其在淀粉合成中的作用,详细探讨了植物支链淀粉和直链淀粉的合成模型,同时提出了该研究领域尚待解决的问题,对其应用前景作了展望.     

巴西橡胶树天然橡胶生物合成中关键酶及相关基因研究进展

简要介绍了天然橡胶类异戊二烯的生物合成途径,重点阐述了巴西橡胶树天然橡胶生物合成中关键酶及相关基因的研究进展,提出了巴西橡胶树类异戊二烯生物合成途径中尚待继续探讨的几个问题。     

喜树碱生物合成途径及其相关酶研究现状及展望

喜树碱是从喜树Camptotheca acuminata中发现的单萜类吲哚生物碱,已经成为继紫杉醇之后广泛使用的植物性抗癌药,具有非常广阔的市场前景。研究喜树碱的生物合成途径,对于了解喜树碱的合成机制,提高次生代谢工程喜树碱的产量,解决目前资源紧缺造成的供求矛盾等问题均具有重要的意义。在查阅、综合文献的基础上,将喜树碱生物合成途径以异胡豆苷为分界线,分为上游途径和下游途径;并对各种中间产物合成、关键酶和关键基因等作了详细的阐述。在此基础上,提出了调控喜树碱合成的可能方法,并提出了喜树碱合成研究未来的研究重点。图3表1参29     

植物番茄红素生物合成相关基因的表达调控研究进展

对植物番茄红素生物合成途径中相关酶基因表达调控的最新研究进展进行了综述,并展望了其发展前景。     

高等植物赤霉素生物合成及其关键酶的研究进展

近年来,随着研究手段和技术的进步,赤霉素(GA)生物合成及其调控研究取得了较大的进展.对高等植物赤霉素的生物合成前体的形成及各种赤霉素的衍变途径进行了归纳和总结,并对GA生物合成过程中古巴焦磷酸合酶、内根-贝壳杉合成酶、内根-贝壳杉烯氧化酶、GA20-氧化酶、GA 3β-羟化酶等关键酶的研究进展进行了综述,特别对目前GA20-氧化梅、GA 3β-羟化酶在赤霉素生物合成中调控机理的研究进展进行了总结.图1参29     

丹参酚酸类成分生物合成途径研究进展

酚酸类成分是丹参的一大类活性成分,具有重要的生理意义,从丹参酚酸类成分的生理活性、生源途径、生源途径关键酶基因研究等方面进行了归纳总结,提出了有待深入研究解决的问题,为丹参酚酸成分的生物合成及其调控研究奠定基础。     

烟草绿原酸生物合成途径关键酶基因的研究进展

绿原酸是重要的植物苯丙素类次生代谢产物之一,与植物的食品风味和药用生物活性等密切相关,其生物合成与调控研究一直是科研人员所关注的焦点。本文综述了烟草绿原酸生物合成途径中关键节点苯丙氨酸解氨酶基因、肉桂酸-4-羟化酶基因、对-香豆酸辅酶A连接酶基因、羟基肉桂酰辅酶A:奎尼酸羟基肉桂酰转移酶基因、羟基肉桂酰辅酶A莽草酸/奎尼酸羟基肉桂酰转移酶基因、对-香豆酸3′-羟化酶基因的研究进展,并进一步展望了烟草绿原酸生物合成代谢调控的研究方向,旨在为烟草绿原酸生物合成途径的深入研究和定向调控提供参考。     

紫杉醇合成关键酶基因dbtnbt的克隆及原核表达

从曼地亚红豆杉(Taxus x media)细胞中提取总RNA,通过RT-PCR克隆了dbtnbt基因,测序结果表明dbtnbt基因全长为1 317 bp;将dbtnbt基因与原核表达载体pET32a(+)连接,成功构建了重组质粒pET32a (+)-dbtnbt,并将其转入E.coli BL21 plysS中进行表达,dbtnbt基因的表达产物分子量约为48.4 ku,与预测大小一致.     

嗜水气单胞菌脂肪酸生物合成途径相关蛋白的耐药性

嗜水气单胞菌Aeromonas hydrophila是一种广泛存在于水体与土壤的人-畜-鱼共患病原菌。本课题组前期研究发现生物被膜状态下嗜水气单胞菌在抗生素金霉素的胁迫下,脂肪酸生物合成途径中相关蛋白表达上升,但具体特性与功能尚不明确。为进一步探究这些蛋白在抗生素胁迫下的变化规律与功能,设计引物克隆乙酰辅酶A羧化酶羧基转移酶α亚基(AccA)、乙酰辅酶A羧化酶羧基转移酶β亚基(AccD)、酰基载体蛋白质合成酶(FabB)以及丙二酸单酰辅酶A酰基载体蛋白酰基转移酶(FabD)。通过比较各高表达菌株在金霉素作用下的生存率,来分析相关蛋白的耐药特性。结果表明,高表达AccD、FabB和FabD蛋白能够显著提高细菌在抗生素胁迫下的生存率,而高表达AccA蛋白则只在前期提高细菌存活率。此研究揭示脂肪酸生物合成途径相关蛋白在细菌的耐药过程中起重要作用,也为后续研究嗜水气单胞菌的耐药机制提供了实验依据。     

渗漉法制备紫杉醇浸膏工艺研究

以曼地亚红豆杉枝叶为原料,从粒度选择,乙醇浓度,浸渍时间,提取次数四个方面进行单因子试验,以紫杉醇回收率作为判断标准,研究渗漉法提取紫杉醇的最佳提取工艺．确定最佳渗漉工艺．得到的最佳渗漉方法为：原料过筛孔径为0.38～0.83mm,渗漉溶剂90%乙醇,渗漉流速2～5mL/min,渗漉前用90%乙醇浸渍2次,每次24h．     

柞蚕性信息素合成相关基因的表达研究

[目的]明确与性信息素合成相关基因的组织分布及其在性腺中的发育表达。[方法]利用荧光定量PCR方法,对柞蚕乙酰辅酶A羧化酶、超长链脂肪酸、醇脱氢酶、酯酶、脂肪酶基因在不同组织分布及性腺中的发育表达进行分析。[结果]乙酰辅酶A羧化酶、超长链脂肪酸2个基因在性腺中的表达量显著高于其他组织;醇脱氢酶、酯酶和脂肪酶3个基因在中肠或脂肪体等组织中表达量高于性腺。乙酰辅酶A羧化酶、超长链脂肪酸、醇脱氢酶、脂肪酶4个基因在羽化后2 d性腺中的表达量显著高于羽化前2 d。酯酶基因在羽化后2 d性腺中的表达量显著低于于羽化前2 d。[结论]明确了柞蚕性信息素合成相关的5个基因的组织分布和发育表达,为进一步研究这些性信息素合成相关基因的功能奠定基础。     

几种氨基酸前体物对红豆杉愈伤组织的生长和紫杉醇含量的影响

通过在培养基中加入紫杉醇合成的前体物质,提高愈伤组织紫杉醇含量和细胞生物量.在培养基中添加甘氨酸、L-丝氨酸、L-苯丙氨酸和D-苯丙氨酸,培养40 d后,测定愈伤组织紫杉醇含量和细胞生物量.分析得到甘氨酸、丝氨酸、L-苯丙氨酸能提高细胞紫杉醇的合成能力,但对愈伤组织的生长有抑制作用.D-苯丙氨酸对愈伤组织的生长有显著的促进作用,也显著提高紫杉醇合成能力,愈伤组织中紫杉醇含量高达0.224%.     

荔枝果皮花青苷合成与相关酶的关系研究

以‘妃子笑’荔枝为试材,研究果实成熟过程中,果皮中花青苷含量及其生物合成相关的苯丙氨酸解氨酶(PAL)、查儿酮异构酶(CHI)、二氢黄酮醇还原酶(DFR)和类黄酮糖基转移酶(UFGT)的酶活性变化,同时研究套袋和生长调节剂对花青苷合成和相关酶活性的影响。结果表明,在4种酶中只有UFGT活性与荔枝果皮花青苷合成关系密切。UFGT活性的变化与花青苷含量的变化趋势吻合;随着‘妃子笑’果皮中UFGT活性的增加,花青苷含量上升;套袋处理抑制UFGT活性的同时也抑制花青苷的合成,除袋后UFGT活性和花青苷含量都迅速增加;6-BA处理抑制UFGT酶活性的同时也抑制花青苷合成,ABA和茉莉酸处理提高了UFGT酶活性的同时也促进了花青苷的合成。     

紫杉醇产生菌的紫外诱变

紫杉醇是一种抗癌的特效药,对各类癌症具有显著疗效。由于紫杉醇原料的不足是限制应用的难点。在紫杉醇的生产工艺中,利用微生物发酵法具有一定优势。但是利用此种方法生产的紫杉醇产量较低,所以关键在于高产菌株的筛选。实验以经初部诱变和生物工程选育的J1-3、Z35-845s作为出发菌株。经紫外诱变选育,紫外灯为18W,照射距离2lcm,分别在45、90、120s3点诱变,观察诱变后的致死百分率、突变百分率、正变百分率和层析结果,选育出高产菌株。     

‘亚历山大’葡萄果实单萜生物合成相关基因转录及萜类物质积累规律

【目的】检测‘亚历山大’葡萄果实中萜类物质的种类和含量,分析果实发育过程中单萜类物质的积累与相关基因表达的关系,为揭示玫瑰香型葡萄香气物质的积累规律和香味育种奠定基础。【方法】从果实转色后至成熟期,每周取样一次,每次随机取样80-100粒,去籽去梗后榨汁,离心取上清液用于香气物质测定,使用顶空固相微萃取方法萃取样品中的挥发性成分,对采集到的质谱图用NIST 05谱库检索,并根据已有标样的色谱保留时间和保留指数,确定香气成分的化学组成,利用已有的化合物制备标准曲线进行定量。根据DXS的ORF序列设计引物,以充分成熟的样品RNA反转录获得的cDNA为模板,通过多次独立PCR扩增获得‘亚历山大’DXS的ORF片段,根据测序结果分析单核苷酸多态性位点。根据萜类生物合成途径中的8个关键酶基因序列设计引物,使用Ubiquitin,EF1-α和GAPDH 3个看家基因做为内参,进行实时定量PCR,检测这些基因的转录丰度。【结果】从转色后至成熟期,在检测到的所有单萜中里那醇和香叶醇的含量远高于其它单萜,多种萜类浓度逐渐上升,其中里那醇、月桂烯、柠檬烯上升6-8倍,香叶醇、萜品醇、香叶醛和萜品油烯上升2-3倍,玫瑰醚和橙花醛含量变化较小,果实中里那醇、香叶醇、氧化玫瑰和月桂烯的含量高于嗅闻阈值。在单萜生物合成早期途径中,DXS1的表达从转色开始缓慢上升,在花后15周迅速上调,上升约5倍。DXS3则从12周开始迅速上升。DXR表现出波动变化规律。HDR的表达量在前期合成酶基因中是最高的,能达到DXS1、DXS3、DXR的10-20倍;在合成途径中期的2个基因FPPS和GPPS,从转色后至成熟期表达量持续上调,FPPS的表达量上升了4倍,GPPS的表达量上升了2倍;在合成途径的后期,Liner-syn和Terp-syn在花后的11-15周都出现表达量升高,所有基因在花后17周出现明显的表达下降。单萜总量从花后12-16周迅速积累,这与同期DXS3、DXR、HDR、GPPS、FPPS的表达上调的趋势相一致。通过相关性分析结果显示萜类总量与DXS3的相关系数为0.831。‘亚历山大’DXS1的cDNA的开放阅读框全长2 151 bp,编码716个氨基酸,通过多次独立克隆后对测序结果进行比对,在该序列中发现了16个单核苷酸多态性位点,导致4个位置编码的氨基酸发生变化。【结论】单萜合成途径中多个关键酶基因后期表达上调,导致成熟过程中单萜化合物含量上升2-8倍,DXS3与单萜总量的积累具有显著的相关性。     

Cloning and Characterization of Genes Coding for Fructan Biosynthesis Enzymes （FBEs）in Triticeae Plants

Fructan is not only a carbon source for storage but also plays an important role as anti-stress agents in many plant species. Complex fructans having both β-（2,1）- and β-（2,6）-linked fructosyl units accumulate in Triticeae plants commonly. Three enzymes （sucrose： sucrose 1-fructosyltransferase, 1-SST, EC： 2.4.1.99; sucrose： fructan 6-fructosyltransferase, 6- SFT, EC： 2.4.1.10; and fructan： fructan 1-fructosyltransferase, 1-FFT, EC： 2.4.1.100） were involved in fructan biosynthesis in Triticeae plant species. We successfully isolated these genes from tetraploid wheat （Triticum turgidum, genotype： AABB）, common wheat （Triticum aestivum L., genotype： AABBDD） and three wild relatives of common wheat, Triticum urartu Thum. （the origin of the AA genome）, Aegilops speltoides （Tausch） Gren. （the putative source of the SS genome） and Aegilops tauschii Coss. （the source of the DD genome）. Sequence analysis revealed that all the FBEs （fructan biosynthetic enzymes） had three highly conserved functional motifs except 1-SST （EU981912） from tetraploid wheat species only with conserved DPNG. Low pI （isoelectric point） and potential N-glycosylation sites were predicted, which were crucial for protein compartmentation and post-translational process. Analysis on subcelluar localization signals showed that only 6-SFT had vacuolar-directed signal. Sequences alignment result showed that 1-SST and 1-FFT were more conservative and had closer relationship each other, while 6-SFT was more active during the evolution processing. According to the syntenic relationship between wheat and rice genome, FBEs were predicated to be located on the homeologous group 6 and group 2 chromosomes. Expression profile confirmed that expression of all the three FBEs were drought-stress induced. This study can assist to establish a useful theoretical platform for cold- or drought-tolerant improvement of wheat by modulating FBEs expression.