植物类胡萝卜素生物合成及其相关基因在基因工程中的应用

近年来类胡萝卜素生物合成基因的分离与功能鉴定,为应用基因工程技术改变植物体内类胡萝卜素成份和提高类胡萝卜素含量提供了新的基因资源.有关类胡萝卜素合成的生物化学及其在体内调控研究的新进展,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.该文综述了类胡萝卜素生物合成途径及其相关基因的研究现状,并结合作者的工作介绍了应用转基因技术改变植物体内类胡萝卜素成份与含量的最新成功的事例.     

植物类胡萝卜素的生物合成及其调控

阐述植物类胡萝卜素的生物合成途径和影响植物类胡萝卜素生物合成的因素,重点介绍该途径中的主要酶及其基因研究的进展。     

红酵母生物合成类胡萝卜素研究进展

类胡萝卜素(carotenoid)是一类呈黄色、橙红色或红色的多烯类化合物,具有预防血管硬化和抑制肿瘤发生,增加宿主免疫力,抗氧化能力和抑制自由基等功能.目前类胡萝卜素已被FAO和WHO等国际组织定为A类营养色素,并在50多个国家获准为营养、色素双重功用的食品添加剂,被广泛应用于保健食品及医药和化妆品工业[1].生产类胡萝卜素可采用提取法、化学合成法和微生物发酵法,其中最有发展前景的是微生物发酵法.目前国内外微生物发酵技术生产天然类胡萝卜素的研究,主要集中在三孢布腊拉霉菌和红酵母等菌种上.利用红酵母生产类胡萝卜素具有营养要求简单,培养周期短,可综合利用等优点,具有很好的应用价值和开发前景.本文主要对红酵母生物合成类胡萝卜素的菌种选育、培养条件及类胡萝卜素的提取检测方法进行了综述.     

类胡萝卜素的生物合成途径及生物学功能研究进展

类胡萝卜素具有重要的生物学功能,一直是研究的热点。综述近十年来对植物类胡萝卜素的生物合成途径,并对其生物学功能参与光系统的组装、非光化学猝灭、基因表达、抗氧化性和维持膜的稳定性等五个方面的研究进展作一介绍。     

植物类胡萝卜素生物合成及功能

详述了植物类胡萝卜素生物合成途径,并从突破类胡萝卜素合成途径中上游瓶颈限制、类胡萝卜素代谢各分支途径的改造、提高植物细胞对类胡萝卜素物质积累能力三个方面探讨了类胡萝卜素生物合成酶基因在植物基因工程中的研究现状,最后对植物类胡萝卜素代谢的研究前景进行了展望。     

植物类胡萝卜素的生物合成及其调控1

阐述植物类胡萝卜素的生物合成途径和影响植物类胡萝卜素生物合成的因素,重点介绍该途径中的主要酶及其基因研究的进展。     

类胡萝卜素生物合成途径及其控制与遗传操作

类胡萝卜素在真菌和植物细胞胞液／内质网上是由乙酰CoA经甲羟戊酸途径合成的,在细菌与植物质体中由磷酸甘油醛与丙酮酸经1-脱氧木酮糖-5-磷酸途径合成。形成的异戊烯基焦磷酸经多次缩合生成第一个类胡萝卜素八氢番茄红素,再经脱氢、环化、羟基化、环氧化等转变为其它类胡萝卜素。类胡萝卜素生物合成中涉及的酶都是膜结合的或整合入膜中的。类胡萝卜素合成是通过底物可利用性与环化分支方式进行控制的。白色体到叶绿体的转变以及花与果实成熟时类胡萝卜素合成增加是在基因转录水平调节的。进行类胡萝卜素合成酶基因的转化,可增加转化体类胡萝卜素的积累。     

类胡萝卜素合成的相关基因及其基因工程

类胡萝卜素具有多种生物功能,尤其在保护人类健康方面起着重要的作用,如它们是合成维生素A的前体,能够增强人体免疫力和具有防癌抗癌的功效。人体自身不能合成类胡萝卜素,必须通过外界摄入;但类胡萝卜素在许多植物中含量较低,并且很难用化学方法合成。随着类胡萝卜素生物合成途径的阐明及其相关基因的克隆,运用基因工程手段调控类胡萝卜素的生物合成已成为可能。本文综述了微生物和高等植物类胡萝卜素生物合成途径中相关基因的克隆,以及运用这些基因通过异源微生物生产类胡萝卜素和提高作物类胡萝卜素含量的基因工程研究进展。     

木质素生物合成途径及其基因调控的研究进展

木质素是植物体内含量仅次于纤维素的一类高分子有机物质,在植物体的机械支持、水分运输及抵抗外界不良环境的侵袭方面起着重要的作用。然而,它的存在严重影响植物材料在造纸工业、纺织业、畜牧业生产中的应用。木质素代谢过程中存在多基因现象使得木质素的合成途径出现多样性,利用共抑制、反义抑制等转基因技术开发低木质素含量的优良新品种具有重要的意义。     

天然类胡萝卜素生物合成与生物技术应用

类胡萝卜素是重要天然食用色素族群之一,它不仅可为食品添色,还具有较高营养保健价值。类胡萝卜素广泛存在于高等植物、藻类、少数微生物和部分动物体内,但不同生物在合成途径细节及所积累的类胡萝卜素种类方面存在较大的差异。通过优化培养条件、转基因和水解酶辅助提取等生物技术手段提高了类胡萝卜素产量,降低了生产成本,从而使天然类胡萝卜素制品得到更广泛的应用。     

木质素生物合成途径及调控的研究进展

木质素是植物体中仅次于纤维素的一种重要大分子有机物质,具重要生物学功能。木质素填充于纤维素构架中增强植物体的机械强度,利于疏导组织的水分运输和抵抗不良外界环境的侵袭。陆生植物的木质素合成是适应陆地环境的重要进化特征之一。然而,制浆造纸的中心环节是用大量化学品将原料中的木质素与纤维素分离,纤维素用于造纸,分离的木质素等成为造纸工业的主要废弃物,对江河湖海的污染触目惊心。脱木质素的化学品投入及废液的碱回收处理需大量耗能并增加造纸成本。饲草的木质素还影响牲畜的消化与营养吸收,木质素含量的高低是饲草优劣…     

植物木质素合成调控与生物质能源利用

植物木质素生物合成调控研究已在造纸树种与饲草品质的改良中取得了许多进展。随着对木质纤维原料乙醇发酵研究的兴起,植物木质素合成调控再次成为研究热点。该文总结了目前生物质能源利用的现状,同时针对木质素在木质纤维乙醇发酵中的限制作用,综述了近年来植物木质素合成调控的研究进展,提出了今后的研究方向和内容,并展望了木质素合成调控在木质纤维乙醇发酵中的应用。     

大豆胞囊线虫抗性基因定位与克隆研究进展

大豆胞囊线虫（soybean cyst nematode,SCN）是大豆生产上一种危害严重的世界性害虫,能给大豆生产造成极大损失。大豆抗性品种选育是防治其措施中最经济、有效的方法。大豆SCN抗性的分子遗传学研究是开展大豆SCN抗性分子育种的理论基础,本文针对SCN抗性基因定位和克隆两个方面的研究现状进行了综述,并对当前研究中存在的问题及发展前景进行了讨论与展望。     

圈卷产色链霉菌尼可霉素生物合成基因-sanK的克隆及功能研究

利用染色体步移策略,以尼可霉素生物合成相关的基因片段为探针,从圈卷产色链霉菌中克隆到了一个大约１０ｋｂ的ＤＮＡ片段。对其中１．８ｋｂ的ＰｖｕⅡ－ＳａｃⅡ片段进行了序列分析,结果表明：此片段中含有一个具有１１７０个核苷酸的完整开放阅读框,起始密码子为４４７位的ＡＴＧ,终止密码子为１６１４位的ＴＧＡ,推测其编码一个３８９个氨基酸的蛋白质产物。利用ＢＬＡＳＴＸ程序进行了分析揭示,此基因编码一个肌氨酸单体     

链霉菌胞外多糖139A生物合成中引导糖基转移酶基因的克隆和鉴定

链霉菌139能够产生一种新的胞外多糖139A,该多糖具有抗类风湿性关节炎的活性。为研究多糖139A的生物合成基因簇,首要策略是克隆到在多糖139A的生物合成中起关键作用的引导糖基转移酶基因。根据其他几个种属的糖基转移酶氨基酸序列的两个保守区域设计简并引物,通过PCR方法扩增出相应的DNA片段作为探针,从链霉菌139基因组文库中分离到引导糖基转移酶基因ste5,并定位于约32kb的基因簇上。序列分析发现其蛋白序列与引导糖基转移酶具有较高的同源性,其C-端含有A,B和C3个保守区,N-端具有5个跨膜区。引导糖基转移酶基因阻断突变株不能够产生多糖139A表明其参与多糖139A的生物合成。     

Genetic aspects of floral fragrance in plants

It is generally assumed that compounds are emitted from flowers in order to attract and guide pollinators. Due to the invisibility and the highly variable nature of floral scent, no efficient and reliable methods to screen for genetic variation have been developed. Moreover, no convenient plant model systems are available for flower scent studies. In the past decade, several floral fragrance-related genes have been cloned; the biosynthesis and metabolic engineering of floral volatiles have been studied with the development of biotechnology. This review summarizes the reported floral fragrance-related genes and the biosynthesis of floral scent compounds, introduces the origin of new modification enzymes for flower scent, compares different methods for floral fragrance-related gene cloning, and discusses the metabolic engineering of floral scent. Finally, the perspectives and prospects of research on floral fragrance are presented. Published in Russian in Biokhimiya, 2007, Vol. 72, No. 4, pp. 437–446.     

Creating Carotenoid Diversity in E. coli Cells using Combinatorial and Directed Evolution Strategies

Carotenoids represent a structurally diverse class of pigments with important biological functions and commercial applications. Biosynthesis of carotenoids has been studied on a molecular level for the core pathways and recombinant hosts have been engineered for heterologous carotenoid production. This paper summarizes our efforts on accessing novel carotenoid compounds in engineered E. coli by altering the catalytic activities of enzymes using in vitro evolution, by exploring the catalytic promiscuity of known carotenoid enzymes and by mining for novel enzymes in microbial genome sequences.     

Strategies for the Genetic Manipulation of Saccharomyces cerevisiae

Abstract

The budding yeast Saccharomyces cerevisiae is now widely used as a model organism in the study of gene structure, function, and regulation in addition to its more traditional use as a workhorse of the brewing and baking industries. In this article the plethora of methods available for manipulating the genome of S. cerevisiae are reviewed. This will include a discussion of methods for manipulating individual genes and whole chromosomes, and will address both classic genetic and recombinant DNA-based methods. Furthermore, a critical evaluation of the various genetic strategies for genetically manipulating this simple eukaryote will be included, highlighting the requirements of both the new and the more traditional biotechnology industries.