植物油脂合成调控与遗传改良研究进展

植物种子油脂储存的主要形式是三酰甘油。在植物生长发育中,脂肪酸和三酰甘油具有重要功能。分析了植物种子油脂合成代谢过程调控研究进展,总结了改良植物种子油脂策略：①调节碳源分配,抑制碳源流入蛋白质合成路径的关键酶编码基因的表达、增强碳源流入脂肪酸合成路径的关键酶编码基因的表达;②干预油脂合成,促进脂肪酸生物合成,提高三酰甘油组装过程的关键酶编码基因的表达水平;③提高种子油脂的品质：改变植物脂肪酸组成,调节脂肪酸脱氢酶基因的表达,引入外源超长链多不饱和脂肪酸合成途径;④调控油脂合成代谢途径的转录因子表达,提高种子油脂含量。还讨论了植物油脂合成的三酰甘油前体转运机制及合成途径多基因共同调节合成途径等。     

香榧油脂及其合成调控机制研究进展

香榧Torreya grandis‘Merrillii’是珍贵经济树种之一,具有极高的营养价值和药用价值。香榧种仁含有丰富的油脂、蛋白质、维生素等营养物质。香榧油脂的主要成分是脂肪酸及其衍生物,在降低血脂、抗氧化和预防心脑血管等方面起着重要作用。过去香榧油脂的相关研究集中在油脂组成、提取方法和功能特性等方面,随着林木分子生物学的发展,香榧油脂合成及其调控机制研究越来越多,主要包括香榧油脂合成代谢通路挖掘、油脂累积、特殊脂肪酸合成关键基因鉴定及调控网络构建等方面。本研究结合香榧油脂的相关研究,对香榧种仁的脂肪酸组成、油脂品质和油脂的提取方法、油脂合成调控机制等方面进行了综述,为后期开发利用香榧坚果资源提供方法和思路。图1表2参58     

花生油脂合成相关酰基转移酶基因的研究进展

花生是重要的油料作物和经济作物,我国花生年产量居世界第一,居国内油料作物首位,其总产的50%以上均用于榨油。囿于国内粮油争地矛盾和不断增长的油脂消费需求等因素,提高油料作物含油量对保障我国食用油脂安全具有重要的战略意义。花生种子油脂的主要成分为三酰甘油(TAG),其合成受到多个限速酶基因的协同调控,这些基因的时空表达特性、脂肪酸底物选择性和非生物胁迫响应等机制与油脂积累密切相关,最终影响油籽的产量和品质形成。植物油脂合成是涉及多个亚细胞区室、多条合成途径调控的复杂代谢网络,本文在总结植物油脂区室化合成步骤的基础上,对花生油脂的功能特性以及花生油脂合成途径中相关关键酰基转移酶的作用机制和研究现状进行归纳阐述,并提出存在的问题和建议,为花生油脂性状的精准鉴定和遗传育种提供参考。     

作物高油品种选育策略研究进展

作物高油品种培育是育种工作的目标之一,对油脂合成过程中一些关键基因进行鉴定和克隆可以加速作物高油品种的选育过程。归纳了植物体内油脂合成的通路和调控网络,从碳源分配、脂肪酸从头合成、三酰甘油的合成效率3个方面总结了植物油脂合成的关键步骤,并对这3个过程中关键基因的研究进展进行了归纳总结,为后期作物高油品种和特殊油脂品种的选育提供技术指导和理论支撑。     

植物苯丙氨酸解氨酶表达调控机理的研究进展

植物苯丙氨酸解氨酶(PAL,EC 4.3.1.5)是苯丙烷类化合物代谢的关键限速酶,在次生代谢物合成及抗逆过程中有重要作用。从植物苯丙氨酸解氨酶的基本特性、蛋白定位、基因特点以及组织表达模式等方面,对近几年PAL在次生代谢物的生物合成和信号调控中的研究进展进行综述,旨在为苯丙烷合成途径中重要关键酶基因的多样性、表达调控机制复杂性和次生代谢物积累的分子机理以及苯丙氨酸解氨酶的利用研究提供理论依据和应用参考。     

利用LEAFY COTYLEDON2转录因子提升植物营养器官内油脂含量的研究综述

近年来,由于传统油料作物种植耕地受限,在植物营养器官内合成和储存油脂已成为新的全球研究热点。研究表明,在植物营养器官中通过基因工程手段调控参与种子中油脂合成的相关基因,会有效提升其甘油三脂含量和脂肪酸组成。LEAFY COTYLEDON 2(LEC2)是具有B3结构域的DNA结合蛋白家族的成员,参与调控胚胎发生、种子储藏蛋白合成、脂肪酸代谢等重要生物学过程。近年来,许多研究都选择该转录因子作为改造植物营养组织产油的关键因子,笔者对上述研究作了简要的综述,并探讨了目前仍存在的问题和可能的解决对策。本文可为今后利用基因工程手段调控植物营养器官内的油脂含量提供了一定的参考。     

光对园艺植物花青素生物合成的调控作用

花青素是植物中一类重要的类黄酮化合物,在植物花朵、果实等器官色泽形成和抗氧化过程中起着重要作用。植物组织中花青素的形成依赖于光信号,但是光信号对花青素生物合成的调控机制及信号网络很大程度上还不清晰。本文简述了花青素生物合成及运转过程的研究进展,简要归纳了MYB、bHLH、WDR三类主要因子对花青素合成的转录调控作用,重点阐释光信号（光强、光质、光照时长）对植物花青素合成的调控作用。研究表明,光环境（光强、光质、光照时长）主要通过不同的光受体（UVR8、CRYs、PHOTs、PHYs）影响光信号通路重要因子COP1的泛素化能力和HY5的稳定性,以及其他光信号转录因子如光敏色素互作因子PIFs的稳定性,进而调控花青素的生物合成过程。这些光信号因子一方面直接结合到调控花青素合成的MYB、bHLH、WDR三大类转录因子上,转录激活或抑制它们的表达进而调控花青素的合成;另一方面,这些光信号因子通过与MYB、bHLH、WDR三大类转录因子蛋白互作,影响它们形成的MBW复合体稳定性,进而调控花青素的合成。此外,这些光信号因子还可以通过不依赖于MBW复合体的通路调控花青素的合成,如HY5通过调控miR858影响花青素的生物合成;另外,一些未知的光响应因子可能以不依赖MBW通路的方式直接或间接地调控花青素合成基因和液泡膜上的运转蛋白,改变液泡酸化,调节花青素的合成。同时,光信号会影响光合电子传递,光合电子传递链中的一些因子也会通过依赖和不依赖MBW的途径影响植物花青素的合成。这些途径如何协调以及哪些信号因子优先受光环境（光强、光质、光照时间）调控?本文为深入研究光信号对花青素生物合成的调控机理提供参考,以探索光调控花青素积累的有效途径及靶标分子,为利用基因工程、代谢工程和光环境调控手段改良园艺植物花青素积累提供理论基础。     

植物花青素生物合成代谢途径及调控因子研究

花青素是决定植物花色的主要色素,具有重要的营养和药用价值,是花色研究和开发的重点。本文主要概括了植物花青素合成代谢过程及其合成途径中主要结构基因和调控基因的类型、作用机制,并介绍了外部环境因素对花青素合成的影响,同时展望了植物花青素合成相关基因的应用前景和发展趋势。     

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。     

植物油脂合成代谢及调控的研究进展

植物油脂是人类营养的重要组分之一,其主要化学成分是三酰甘油,由甘油上的3个羟基与脂肪酸分别通过酯化作用连接而成。目前研究的关注点主要是如何提高种子油脂含量、改善脂肪酸组分。本文综述植物三酰甘油合成、代谢过程中的关键酶及其基因,并介绍三酰甘油含量及其组分调控基因工程的研究进展。     

植物二酰甘油酰基转移酶及其编码基因研究进展

三酰甘油(TAG)是植物的主要储藏脂类,二酰甘油酰基转移酶(DGATs)催化TAG生物合成的最后一步乙酰化反应,使二酰甘油加上一个脂肪酰基形成TAG。因此,DGATs被认为是TAG生物合成过程中最关键的限速酶。重点介绍了植物DGATs及其编码基因的分类、结构以及在植物油脂合成中的作用及应用的最新研究进展,以期为应用基因工程等技术提高植物油脂(如种子油)含量或改善油脂品质提供参考。     

续随子ElPDAT1基因生物信息学及表达特性分析

磷脂:二酰甘油酰基转移酶1(PDAT1)是不依赖于脂酰-CoA催化二酰甘油(DAG)合成三酰甘油(TAG)的关键酶,在种子油脂代谢过程中起关键作用。为了研究ElPDAT1基因在续随子种子油脂合成过程中的调控作用,对ElPDAT1进行了生物信息学分析,并采用qRT-PCR技术研究了该基因在续随子不同器官中的表达特性。结果表明,ElPDAT1基因c DNA全长2 968 bp,其中,开放阅读框为2 037 bp,共编码678个氨基酸,预测等电点和相对分子质量分别是5.94,75.38 ku。ElPDAT1蛋白二级结构的主要结构元件是α-螺旋(34.81%)和无规则卷曲(43.95%)。ElPDAT1基因系统进化树分析表明,续随子与同科植物蓖麻、木薯、麻疯树的亲缘关系较近。qRT-PCR研究发现,ElPDAT1基因在各个器官中均有表达,且在种子中的表达量明显高于其他器官;ElPDAT1基因在种子发育中期表达量达到最大,其表达量为叶的5.82倍,说明ElPDAT1基因可能在续随子种子油脂合成过程中起调控作用。研究结果可为揭示该基因的生物学功能及全面解析续随子油脂合成机制提供科学依据。     

核桃油脂合成转录因子JrWRI1基因的克隆及生物信息学分析

为研究核桃果实油脂合成与积累的分子调控机理,以核桃果实种仁cDNA为模板克隆得到油脂合成关键转录因子JrWRI1基因,其cDNA序列全长为1 230 bp,编码409个氨基酸。通过对其结构特征、生物学特性进行分析,发现该基因编码蛋白属于AP2/ERF转录因子超级家族,具有特异的DNA结合序列,调节生物合成和代谢过程,定位于细胞核中,符合转录因子行使功能的特点。并构建了JrWRI1超表达重组载体,为进一步研究JrWRI1在核桃果实油脂合成与积累过程中的功能奠定基础,也为利用分子手段加快高油核桃新品种的选育提供参考。     

植物挥发性有机化合物的研究进展

植物在生长发育过程中释放大量的挥发性有机化合物（Volatile organic compounds,VOCs）,这类物质为亲脂性小分子化合物。VOCs参与植物信号交流、授粉、生物与非生物胁迫应答等过程;作为植物芳香形成的重要原因,VOCs还影响植物果实及植物加工产品的风味和品质。文章归纳总结了VOCs的合成途径分类、合成部位、催化特征和影响其合成的因素（遗传背景差异、不同的生长阶段和部位及外界环境因素）,VOCs参与植物应对逆境胁迫中的作用和机制（直接防御、间接防御和提高植物应对胁迫能力）以及基因调控手段（导入外源基因、提高自身基因的表达量和抑制内源基因的表达）,指出目前基因调控存在目的产物不稳定和效果不确定的问题。提出今后应加强减少非必需VOCs的合成、深入探讨VOCs与其他次级代谢产物相互影响的机制和重视合成后修饰对VOCs的影响等基础理论研究,以及VOCs改变对农产品品质的影响和有效利用VOCs提高植物应对胁迫能力的农业用途趋势研究,为深入研究VOCs及其应用提供理论参考。     

MicroRNA在植物药用天然活性物质代谢途径中的调控作用

植物体中含有丰富的具有生理活性的化合物,其代谢过程错综复杂且受多元调控。MicroRNA(miRNA)是约23 nt大小的非编码RNA分子,属于参与基因调控的反式作用因子。在植物中,miRNA主要通过与靶基因的特异性结合来对其进行转录后水平的调控。近年来,关于植物miRNA的研究发展得非常迅速。越来越多的研究表明,miRNA几乎参与调控了植物各个生长阶段的生理过程。药用天然活性物质主要来源于相关植物的次生代谢。miRNA主要通过靶向作用植物细胞次生代谢途径上的酶及转录因子,或者通过影响植物激素的信号转导来调控次生代谢产物化学成分的合成。本文介绍了miRNA的生物合成、作用机制和生理功能,以及与植物化学相关的次生代谢的常见途径,主要综述了近年来国内外对miRNA在一些具有药用活性的植物天然化学产物合成过程中的调控作用的研究进展,并且展望了未来对药用植物中miRNA的研究方向。     

VgDGAT1A转基因大豆高代材料的表型分析

[目的]二酰甘油酰基转移酶(DGAT)是植物三酰甘油(TAG)合成的最后一步限速酶,对油脂积累至关重要,可用于提高大豆(Glycine max)种子油含量。[方法]本文将来自富油植物斑鸠菊(Vernonia galamensis)发育种子的VgDGAT1A基因转入大豆品种Jack,进一步培育获得VgDGAT1A转基因大豆高代品系。通过qRT-PCR检测VgDGAT1A基因在大豆种子发育中期的表达情况及其引起的脂肪酸含量变化。[结果]连续多代跟踪检测表明,这些大豆品系中VgDGAT1A基因稳定整入染色体,并有效表达。与野生型大豆(Jack)相比,转基因大豆种子油脂含量平均提高5.1%,没有其它不良表型。[结论]VgDGAT1A基因确实能够在大豆种子发育过程中促进油脂合成累积,从而提高大豆种子的总体含油量。这些富油转基因品系可进一步用于培育高油大豆品种,以及大豆种子油脂合成积累及其调控机制的研究。     

拟南芥花青素合成途径及其调控进展

花青素是植物的主要代谢产物,在植物的生长发育过程中扮演重要角色。其合成受多种结构基因和调控基因的控制。文中综述了模式植物拟南芥的花青素合成途径,着重介绍了调控花青素合成途径转录因子的最新进展,为植物代谢工程和观赏园艺植物分子育种提供参考。     

华中科技大学栗茂腾课题组揭示干旱胁迫基因参与甘蓝型油菜油脂积累的机制

<正>甘蓝型油菜(Brassica. napus L., AACC, 2n=38)是世界上主要的油料作物之一,研究其油脂的合成和代谢对于培育高含油量的油菜品种具有重要意义。油脂主要是以甘油三酯(triacylglycerols,TAGs)的形式储存在种子里。目前,针对促进植物油脂积累的研究多集中在甘油三酯合成和降解方面。干旱胁迫则会对植物生长产生不利影响,但针对干旱胁迫响应基因在植物油脂合成和代谢方面的作用与机理则研究相对较少。华中科技大学栗茂腾教授课题组在早期蛋白质组学和比较基因组学的研究中发现,相比于低含油量油菜品系,     

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。     

低温胁迫对赤霉素代谢的调控研究

通过4℃处理,对模式植物拟南芥与烟草赤霉素(GA)代谢相关基因的表达进行了分析,结果表明:低温胁迫 抑制赤霉素前体GGPP 合成通路众多基因的表达,而促进催化GA 失活酶编码基因及赤霉素受体基因的表达。通 过对超表达PtGA20ox、PtGA2ox1 及AtCBF1 的转基因烟草及4℃处理野生型烟草植株GA1 含量及代谢相关基因的 表达分析表明,低温胁迫下,GGPP 合成与GA 失活酶编码基因的表达属于主动调控,低温响应通路中关键因子 CBF1 可能参与了此调控过程,而赤霉素受体基因表达受到了低水平GA 的反馈调控。该研究揭示低温胁迫下生长 延滞可能是植物主动响应环境变化的过程,通过抑制前体积累及加速失活而降低GA 水平可能在植物适应低温胁 迫过程中发挥着重要作用。