木质素生物合成及其基因调控的研究进展

木质素作为陆地上含量丰富的高分子有机物之一,对植物的结构与防御功能都具有重要作用。然而,它的存在也给制浆造纸工业,苎麻纺织工业及畜牧业生产带来负面影响。因此,对于木质素的生物合成途径及其基因调控的探索已成为研究热点。木质素的生物合成途径十分复杂,存在多基因、多途径的交互作用。利用基因工程技术调控木质素生物合成途径中的关键酶基因的表达可以降低木质素含量或者改变木质素组成成分,从而开发新型植物资源,从源头降低成本,减少污染。本文介绍了修订后的木质素生物合成途径,重点阐述其基因调控的研究成果。并针对应用到实际生产中存在的问题,在木质素调控基因的选择、多基因遗传操作、启动子的选择、转基因技术的选择等方面提出一些可行的建议。     

木质素生物合成关键酶基因的研究进展

木质素是木材中仅次于纤维素的主要成分,占木材干重15%～35%,影响造纸业的造纸工艺和纸张质量.利用基因工程技术调控木质素生物合成途径中的关键酶基因的表达可以降低木质素含量或者改变木质素成分,开发新型植物资源,从源头降低成本,减少污染.本文介绍了木质素合成的过程,木质素合成关键酶:苯丙氨酸氨解酶(PAL),咖啡酸/5-羟基阿魏酸-O-甲基转移酶(COMT),咖啡酰辅酶-A-O-甲基转移酶(CCoAOMT),阿魏酸-5-羟基化酶(F5H),肉桂酰CoA还原酶(CCR)和(肉桂醇脱氢酶)CAD并统计了在GenBank中注册的木质素合成酶关键基因,论文最后就利用基因工程在改良木质素含量中的应用概况和前景做了讨论.     

调控植物类黄酮生物合成的MYB转录因子研究进展

类黄酮是一类多酚类次生代谢产物,在植物中广泛存在,具有调节机体免疫力、抗氧化、抗衰老以及抵抗病毒等医疗保健功效。在类黄酮生物合成过程中,MYB转录因子扮演者重要角色,可以调控与类黄酮合成相关的酶基因的表达,从而有效地调控类黄酮物质的生物合成。目前已在很多植物中分离克隆得到了很多调控类黄酮生物合成的MYB转录因子,并对它们的结构功能及表达方式和作用模式进行了深入研究。利用转基因技术将从特定植物中分离得到的MYB转录因子用于植物遗传改良,可有效提高转基因植物中黄酮类物质的含量。因此,MYB转录因子的研究对从分子水平上研究和调节类黄酮的合成具有重要的意义;转录因子的应用是类黄酮生物合成基因工程中的一个新方向。     

植物花青素生物合成及调控

花青素是一类分布广泛的多酚类色素,使植物呈现多种颜色,可以吸引传粉者来繁衍后代,保护植物免受多种生物和非生物胁迫;因具有强氧化能力,能够预防多种疾病,其研究与应用在生物学和医用保健领域具有重要的价值.花青素的生物合成代谢是植物次生代谢途径的重要分支,随着生物学研究技术的发展,人们对花青素的生物合成及转录调控机制进行了深...     

木质素生物合成调控基因工程研究进展

木质素生物合成是植物体内比较复杂的生化过程,存在多基因、多条途径交互作用。基因工程调节植物木质素合成已成为国际上研究的热点。综述了转基因技术调控植物木质素生物合成的研究进展。提出创造低木质素含量和组分改变的优质新品种,对于造纸和纺织工业等的可持续发展具有重要的意义。     

调控植物生物碱生物合成的转录因子研究进展

生物碱是植物中广泛存在的一种次生代谢产物,在抵御生物胁迫及非生物胁迫中发挥着重要作用。转录因子是调控基因转录翻译,控制基因表达量的一种蛋白质。转录因子通过诱导或抑制生物碱合成相关基因的表达来控制植物中生物碱的含量。目前有关调控SGA、烟碱、TIAs和BIAs生物合成的转录因子已有报道。本研究综述了参与SGA、烟碱、TIAs和BIAs生物合成的转录因子家族类型,转录因子在生物碱生物合成中的调控机制以及生物碱合成涉及的信号传导途径,以期为调控农作物中生物碱含量提供理论依据,培育出抗逆性强、安全和优质的农作物品种。     

植物萜类生物合成相关酶类及其编码基因的研究进展

萜类化合物是植物界广泛存在的一种次生代谢物质,其种类繁多,不仅在植物的生命活动中扮演重要的作用,而且还被广泛的应用于工业、医药卫生等方面。萜类化合物的合成包括甲羟戊酸和丙酮酸两条途径,二者都是以异戊烯基焦磷酸为主要的代谢中间产物。萜类化合物的合成较为复杂,其过程受多种酶协调控制,根据各种酶在萜类合成不同阶段的作用,可将其分为Ⅰ、Ⅱ、和Ⅲ类酶。当前人们对其研究主要是Ⅰ类和Ⅱ类酶,试图弄清其合成机理以生产更多有用的萜类化合物。本文综述了植物次生代谢物质萜类的生物合成途径,催化主要中间产物形成相关酶的研究进展,并对其研究前景作简要展望。     

辣椒素生物合成路径及调控基因研究的最新进展

辣椒素是辣椒果实最重要的品质性状,在食品、医药和工业上都具有重要应用前景,其含量高低决定辣椒辣度大小,本文总结了辣椒素类物质积累部位及其含量的环境、遗传影响因素,并图示了最新辣椒素生物合成可能的路径,分析了辣椒素生物合成途径相关基因表达与辣味的关系,以及控制辣椒素生物合成的关键基因的克隆和功能鉴定情况,最后阐明了有关辣椒素含量的QTL分析和分子标记研究最新进展.     

高等植物类胡萝卜素生物合成研究进展

类胡萝卜素是以类异戊二烯为基础单位聚合而成的萜类化合物.在高等植物中,类胡萝卜素具有吸收光能并传递给叶绿素a,辅助植物进行光合作用的功能.此外叶黄素还具有缓解眼睛疲劳以及预防老年性黄斑变性的作用.以乙酰辅酶A (acetyl coenzyme A,Acetyl-CoA)和甘油醛3-磷酸(Glyceraldehyde 3...     

植物黄酮醇生物合成及功能研究进展

本研究旨在为通过遗传途径改良植物黄酮醇生物合成、植物生长发育及作物抗性提供重要的理论基础。本研究论述了黄酮醇基本生物合成途径,概括了黄酮醇类物质生物合成关键酶及其作用,归纳了黄酮醇类物质在生物合成转录水平上的调控,总结了植物中黄酮醇类物质的生物学功能,包括黄酮醇类物质在植物生长发育中的调节作用、黄酮醇类物质调控植物非生物胁迫反应以及在植物防御反应中的作用。最后对植物黄酮醇类物质的研究方向进行了展望。     

转录因子调控植物类胡萝卜素合成途径的研究进展

类胡萝卜素是一类天然脂溶性色素的总称,在所有光合作用生物体的采光、光保护、色素-蛋白质复合物的结构维持等方面起重要作用.在植物体内,经由甲基赤藓糖醇(methyl erythritolphosphate,MEP)的类胡萝卜素合成途径已大致阐明,该途径受到多种调控,其中转录因子的调控机理较为复杂,涉及到多个方面.重点综述...     

葡萄果实单萜生物合成与调控的研究进展

萜烯是一系列以异戊二烯为单元的烯烃类化合物,在葡萄果实中主要以单萜为主,它们具有愉悦的花、果香气味。因为萜烯类物质的阈值很低,所以尽管它们在葡萄果实中的含量不高,依然对葡萄果实与葡萄酒的香气品质有着重要贡献,提高果实单萜含量则成为了葡萄香气育种的主要目标。本研究主要综述了葡萄果实单萜合成途径关键基因-单萜合成酶基因和糖基转移酶基因的研究进展,分析了基因型和气候因素对单萜生物合成的影响,结果发现:不同品种的葡萄果实中,单萜合成路径的关键酶VvGT7以及VvDXS都在关键活性位点存在氨基酸种类的差异,且已经证实这种差异会导致萜烯含量的不同;光照、水分以及温度等环境因素的差异都是导致葡萄果实中萜烯含量不同的原因。最后对单萜在转录水平上的调控研究进行了展望。     

基于FAE1和FAD2基因的油菜种子脂肪酸生物合成遗传调控

脂肪酸延伸酶1基因FAE1和Δ~(12)-脂肪酸脱饱和酶基因FAD2是植物脂肪酸生物合成途径中的两个关键酶基因,在同一甘蓝型油菜品种CY2中对这两个关键酶基因进行单表达和双表达遗传调控获得五种不同类型的具有相同遗传背景的转基因株系。本研究分析比较了种植于相同环境条件下的五类转基因株系及野生型对照的种子脂肪酸组成和含油量,结果表明,两基因单独和双重调控可显著改变油酸、亚油酸、亚麻酸、花生烯酸和芥酸等多种脂肪酸含量,其中两个内源目标基因同时沉默种子中的油酸含量从20.5%提高到了82.8%,拟南芥FAE1基因籽粒特异表达种子中的芥酸含量由43.9%增加到了60.2%。与野生型对照相比,五类转基因种子中的十八碳不饱和脂肪酸相对比率和油酸脱饱和比例均发生了显著变化。此外,增强FAE1基因表达后种子含油量有所提高,而沉默两个目标基因的表达则使种子含油量降低,表明两个关键酶基因调控对油脂合成与积累也产生一定影响。     

植物花青素生物合成相关基因研究进展

综述了植物花青素基因的研究现状和发展趋势,包括植物花青素生物合成途径,生物合成途径中关键酶基因的分离克隆及应用,为今后进一步研究花青素提供参考借鉴.     

多种激素对喜树悬浮细胞中喜树碱合成关键酶基因的影响

喜树中抗肿瘤活性成分喜树碱的生物合成调控具有重要的理论意义与应用价值。基于喜树碱生物合成途径的复杂性及其积累的时间、空间特异性,本研究选择生理状态的均一的喜树悬浮细胞作为研究材料,分析植物激素茉莉酸甲酯(methyl jasmonate, Me JA)、脱落酸(abscisic acid, ABA)、赤霉素(gibberellin, GA)以及水杨酸(salicylic acid, SA)对喜树碱合成途径中关键酶基因转录水平的调控。实时荧光定量PCR (RT-qPCR)检测结果显示,MeJA、ABA、GA以及SA均可促进喜树碱合成色胺途径中关键酶基因CaTDC1以及下游CaSTR的表达,且在处理2 h左右达到峰值;MeJA、GA、SA主要调控环烯醚萜途径中关键酶基因Ca7DLGT、CaG8O、CaCYC1的表达,而ABA则显著调控色胺途径关键酶基因CaTDC1以及下游CaSTR的转录水平;4种激素中SA调控效果与其他激素相比极其显著。本实验排除了喜树碱合成时间、空间特异性影响以及植物向重性、激素浓度梯度等干扰因素,准确地分析了4种激素对喜树碱合成途径关键酶基因的调控,为后续研究植物激素...     

大豆种子颜色遗传调控机制研究进展

大豆种子颜色是重要的形态标记和进化性状,在驯化过程中种皮从黑色逐渐演变成黄、绿、褐及双色,子叶从绿色进化出黄色。深色种子中含有较多的天然色素——花色素,具有药用和营养价值。因此,种子颜色的遗传调控机制研究对进化理论和实际应用均具有重要意义。种子中色素含量及组分构成导致多样的种皮颜色,其分子调控机制复杂。本文主要阐述了控制大豆种子颜色的遗传位点、相关基因与调控机制、类黄酮生物合成途径三方面的研究进展。具体介绍了9个经典遗传位点I、R、T、O、W1、K1、G、D1、D2和相关分子标记,以及位点间的相互作用; 23个调控种子颜色的相关基因,与部分基因等位变异的调控机制;相关基因参与的类黄酮生物合成途径和主要代谢产物的生理功能。通过综述归纳了大豆种皮、种脐、子叶颜色的遗传调控研究进展,利用遗传位点、基因、等位基因调控机制及类黄酮代谢途径绘制出调控网路,以期为种子外观品质及花色苷组分遗传改良等研究提供参考。     

植物花青素合成与调控研究进展

为了进一步阐述花青素在植物体内的合成机制,了解影响花青素合成的各类因子及其互作方式,本文归纳了调控花青素合成的内部因子和外部因素,总结了光、温度、糖类和激素等调控花青素生物合成的环境因素.围绕花青素的合成通路,就通路中的结构基因及其上游转录因子相关研究进行了总结.研究得出在植物中,各类外部因素和内在因子,通过主要的转录...     

GmMYB042基因对类黄酮生物合成的调控作用

MYB类转录因子是植物中最大的转录因子基因家族之一,广泛参与植物生长发育全过程,对植物次生代谢等具有重要的调控作用。本研究对大豆GmMYB042基因的表达特性和功能进行了系统的研究,针对该基因C端的保守氨基酸基序(PDLNLELTIS)和锌指结构进行了一系列的序列删除突变,并将各缺失突变体在烟草中进行了过表达,以验证目的基因及其特殊基序的功能。表达特性分析结果表明GmMYB042基因在大豆的根瘤、根、茎、叶、花、荚果皮和种子中均有表达,且在茎、种子和花中的表达量相对较高;GmMYB042基因在大豆中的表达受PEG、高盐、低温和UV-B辐射的诱导。过表达分析结果表明,GmMYB042基因的过表达使转基因烟草类黄酮代谢途径部分关键酶基因(如PAL、CHS和FLS)的表达量明显上升,转基因烟草总黄酮的含量明显高于对照;各缺失突变体的转基因烟草类黄酮代谢途径相应酶基因的表达量发生相应的变化,进一步证明目的基因对类黄酮生物合成的调控作用;各缺失突变体的转基因烟草的叶缘有明显的皱褶,说明目的基因可能还参与调控叶的形态建成。