植物花青素生物合成与调控研究进展

花青素是植物体内非常重要的一类次生代谢物,有很强的药理活性。花青素在医药保健、药用植物开发等方面具有重要的研究价值和应用潜力。目前研究者基本探明了花青素生物合成途径和分子调控机制,但还没有完全掌握花青素合成的整个网络体系,还需要继续加强对花青素生物合成与调控的研究。因此,对植物花青素生物合成途径、反应酶、结构基因、调控基因及转录因子进行综述,旨在为花青素类植物品种改良和开发提供理论支持。     

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...     

转录因子调控植物挥发性有机物生物合成的研究进展

【目的】为进一步研究和利用植物中挥发性有机物提供参考。【方法】通过查阅文献,系统总结了近年来转录因子调控挥发性有机物生物合成的研究进展。【结果】挥发性有机物是植物特征性香味的主要成分,其广泛存在于植物中,种类丰富,结构复杂。MYB、NAC、AP2/ERF、bHLH、b ZIP和NAC等6类转录因子可通过调控挥发性有机物生物合成途径中的关键基因表达,进而调控挥发性有机物的积累。【结论】概述了植物中挥发物有机物的种类及结构特点、挥发物有机物合成途径中的重要基因、6类转录因子调控挥发物生物合成的分子机制等方面的研究进展,并为进一步开展挥发性有机物相关研究做了展望。     

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。     

植物花青素生物合成途径相关基因研究进展及其基因工程修饰

对植物花青素生物合成及调控基因的研究进展、基因工程在调控花青素合成途径中的应用进行了综述。植物花青素生物合成属次生代谢途径,对该途径关键酶基因的调控可降低或提高目标化合物的产量,可通过调控植物次生代谢的方式对植物进行遗传改良。对植物通过积累花青素来适应紫外线辐射、防卫害虫及真菌侵害的分子机制进行研究,有助于培育抗病、抗逆的植物新品种。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

A geranylgeranyl pyrophosphate synthase gene,IbGGPS, increases carotenoid contents in transgenic sweetpotato

Geranylgeranyl pyrophosphate synthase (GGPS) plays an important role in the biosynthesis of carotenoids. In a previous study, the IbGGPS gene was isolated from a sweetpotato, Ipomoea batatas (L.) Lam., line Nongdafu 14 with high carotenoid contents, but its role and underlying mechanisms in carotenoid biosynthesis in sweetpotato were not investigated. In the present study, the IbGGPS gene was introduced into a sweetpotato cv. Lizixiang and the contents of β-carotene, β-cryptoxanthin, zeaxanthin and lutein were significantly increased in the storage roots of the IbGGPS-overexpressing sweetpotato plants. Further analysis showed that IbGGPS gene overexpression systematically up-regulated the genes involved in the glycolytic, 2-C-methyl-D-erythritol-4-phosphate (MEP) and carotenoid pathways, which increased the carotenoid contents in the transgenic plants. These results indicate that the IbGGPS gene has the potential for use in improving the carotenoid contents in sweetpotato and other plants.     

八氢番茄红素脱氢酶基因超表达载体的构建及表达鉴定

八氢番茄红素脱氢酶(PDS)是植物类胡萝卜素生物合成途径中促进番茄红素合成的关键酶,根据番茄中该酶的编码基因序列设计一对特异引物,通过RT-PCR在番茄中扩增出一个约1 900 bp的全长cDNA片段。对这个全长片段构建了超表达载体,酶切检测表明该片段已插入植物表达载体。采用农杆菌介导的方法转化番茄获得10株转基因植株,PCR检测表明外源基因已导入番茄基因组中。转基因番茄果实的番茄红素含量分析结果表明,转基因后代株系番茄红素平均含量比对照增加了1.4倍,PDS编码基因的超表达有效促进了番茄果实中番茄红素的合成和积累。     

反义CCoAOMT基因调控烟草木质素的生物合成

[目的]研究木质素的生物合成及调控,降低木质素的含量或改变其组分。[方法]用农杆菌介导法将苎麻反义CCoAOMT基因导入烟草,采用PCR及Southern印迹对获得的转基因植株进行分子检测,并测定移栽3个月转基因植株Klason木质素及纤维素含量。[结果]转基因烟草与野生型对照相比木质素平均含量降低了16.8%,纤维素平均含量升高了15.2%,并且植株生长正常。[结论]抑制植物CCoAOMT表达是反向调控转基因植物木质素生物合成的有效途径。     

赤霉素对根尖径向生长的调节作用研究

通过转基因与RNAi 基因沉默技术,获得了由35S 组成型启动子和TobRB7 根尖特异表达型启动子分别启动 表达的PtGA20ox、PtGA2ox1 烟草转基因株系和NtGA20ox RNAi 株系,对转基因植株根尖进行大样本(n 100)显微 观察。统计结果显示:转基因植株根尖径向生长与对照相比具有极显著差异,外源施用GA3 与赤霉素合成抑制剂 PAC 可以逆转这种差异,表明赤霉素对根尖径向生长具有负调控作用;此外,利用TobRB7 启动子在根尖分生组织 特异上调和下调内源赤霉素水平可以得到与组成型调控转基因植株相似的表型,表明赤霉素对根尖径向生长的负 调控作用主要是通过对根尖分生组织生长发育的调控实现的。      

转基因植物的研究进展及安全性评价

随着基因工程技术的飞速发展,越来越多的转基因植物研制成功并逐渐进入市场,在转基因植物市场化的同时,它对环境及人类健康等方面可能存在的风险令人们感到担忧.本文介绍了转基因植物的最新研究进展,阐述了转基因植物的安全性及其评价原则,并对转基因植物的发展前景做了展望.     

花香的基因工程研究进展

 花香在许多植物的生长繁衍过程中起着重要作用,同时也能提高观赏植物的审美特性。10多年来,研究者在对花香生物化学和相关基因方面的研究上取得了一定进展,本文综述了控制花香产物合成的关键酶以及编码这些酶的基因、花香产物的调控和花香代谢工程方面的最新进展,同时对今后花香研究的发展方向进行了展望。     

过表达蝶呤还原酶PTR1基因促进植物叶酸合成的研究

叶酸是生物体维持正常生命活动所必需的小分子代谢物,还原态的蝶呤参与叶酸的合成。通过利用组成型启动子驱动依赖NADPH的蝶呤还原酶基因（NADPH-dependent pterin reductase gene, PTR1）在模式植物拟南芥和烟草中进行过表达,探讨了来源于利什曼原虫的PTR1基因对植物叶酸合成代谢的影响。结果表明,在过表达PTR1的转基因拟南芥和烟草植株中,叶酸含量有不同程度的升高,其中转基因拟南芥的5-甲酰四氢叶酸有显著提高,而转基因烟草中5-甲基四氢叶酸有显著提高。说明将来源于原生动物的蝶呤还原酶引入植物,可以促进转基因植物中叶酸的合成代谢,为深入了解植物叶酸合成代谢的规律奠定了基础。     

植物酚类物质研究进展

酚类化合物是植物中最重要且分布最广泛的次生代谢物质之一,不仅对植物的品质、色泽、风味和抗逆性有一定的影响,而且具有天然的抗氧化活性,已成为当今国内外研究开发的热点。文章概述了植物酚类物质的结构特征、分布类型、组成及其在植物和人体中的不同功能,以及其制备方法和生物合成相关基因的调控模式的最新研究进展,阐明了各种酚类物质在植物中的生理功能和在人类中的营养功能及抗氧化机理。