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。     

异戊二烯类植物激素赤霉素和脱落酸的代谢调控

赤霉素和脱落酸在植物生理过程中具有重要的调控作用,其生物合成途径迄今已基本阐明。赤霉素与类胡萝卜素的生物合成途径具有共同前体牻牛儿基牻牛儿基二磷酸,而脱落酸则直接来自于类胡萝卜素。参与这两种植物激素和类胡萝卜素代谢过程的大多数酶基因已经从不同植物中获得克隆;各种调控方式也随着分子生物学的研究工作而得到鉴定。本文就近年来对赤霉素和脱落酸等代谢调控机制及其与植物类胡萝卜素代谢之间关系的研究工作做简要回顾。     

下期(11期)论文推荐

由于类胡萝卜素含量和组成的改变,能够导致植物生理和生化方面的变化。因此,植物类胡萝卜素代谢的调控机制是多元化、多层次的。天津大学农业与生物工程学院季静等研究人员对植物类胡萝卜素生物合成途径进行了综述,对近几年通过基因工程方法提高植物类胡萝卜素积累研究进行了概括。"植物类胡萝卜素生物合成及功能的研究进展"是较为综合系     

高等植物类胡萝卜素代谢工程研究进展

类胡萝卜素是自然界中种类繁多的天然化合物。植物类胡萝卜素由类异戊二烯碳骨架组成,并含有或没有环氧的、羟基或酮基基团。类胡萝卜素是人类饮食结构中不可缺少的重要成分,具有多种重要的保健功能,并且是安全的食品、饲料和化妆品着色剂。类胡萝卜素植物代谢基因工程的应用旨在增加特殊植物的营养价值、利用植物来生产特殊的类胡萝卜素、提高植物对光氧化的抵抗力及对植物的花色进行修饰等。     

利用基因工程改良植物类胡萝卜素的合成

类胡萝卜素(carotenoids)是植物体内存在的一类重要天然色素物质的总称,其生物功能广泛.类胡萝卜素是人类饮食结构中重要的组成部分,并且在医药、化妆品及食品与饲料工业等方面扮演着重要的角色.类胡萝卜素还是一些维生素合成的前体,具有多种保健功能,可以提高人体免疫力,并具有抗癌的功效.目前有大量关于提高植物体内类胡萝卜素含量及定向改变其种类的研究,对类胡萝卜素代谢途径及其调控的理解是这些研究的基础.主要阐述植物天然类胡萝卜素的生物合成及利用基因工程对类胡萝卜素改良的研究进展.     

冰冷杆菌PG-2的基因组测序及生物信息学分析

冰冷杆菌PG-2(Gelidibacter sp. PG-2)是一株能产类胡萝卜素的菌株,为深入研究其产类胡萝卜素的机制,对该菌株进行了全基因组测序。从PG-2中提取类胡萝卜素后通过LC-MS/MS进行定性分析,通过液体紫外全波长扫描计算其含量,基于全基因组测序结果对该菌株产类胡萝卜素的代谢通路进行了预测分析。结果表明,PG-2所产类胡萝卜素为玉米黄质,含量为185.81μg/g菌体干重,PG-2全基因组大小为3 850 413 bp,GC含量为37.91%,rRNA共计5个,tRNA共计37个,sRNA共计19个,在COG、GO、KEGG数据库分别注释到基因3 401、1 797、1 495个。菌株PG-2含有3个与产类胡萝卜素相关的核心基因crtI、crtZ、lcyB,并对其代谢通路进行了预测。基因组框架测序数据提交至NCBI获得GenBank登录号为JAMJTV000000000。上述结果表明,菌株PG-2具有产类胡萝卜素的能力,推测它产类胡萝卜素与基因crtI、crtZ和lcyB有关。     

木薯品种(系)类胡萝卜素代谢相关基因和蛋白表达水平分析

以白心木薯华南6068、华南9号、紫叶黄心木薯BGM019和粉红木薯Mirasol为材料,探究木薯块根膨大期和成熟期与类胡萝卜素代谢通路相关的14个基因和4种蛋白质表达水平变化。用HPLC检测块根β-胡萝卜素含量的变化,分别用qRT-PCR和Western blot方法对类胡萝卜素代谢通路相关基因和蛋白酶的表达水平进行分析。以华南6068为对照,研究结果表明:华南9号和紫叶黄心木薯BGM019成熟期中的类胡萝卜素合成途径关键基因PSY2、LCYB基因显著高于膨大期,而降解相关的关键基因CCD1、NCED3在成熟期的表达量显著低于膨大期(P0.05)。粉红木薯Mirasol成熟期中PSY2、LCYB的显著下调与CCD1、NCED3的显著上调(P0.05)是造成β-胡萝卜素含量差异的原因之一。通过分析不同木薯品种(系)在膨大期和成熟期块根类胡萝卜素代谢途径相关基因的表达水平,有助于解析β-胡萝卜素积累的分子机理。此外,Western blot结果显示抗坏血酸过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶、超氧化物歧化酶和HSP70虽然和块根类胡萝卜素代谢途径没有直接关联,但它们在木薯膨大期和成熟期块根表达水平有显著差异(P0.05)。     

产氢红杆菌类胡萝卜素含量和组分分析

类胡萝卜素在调节光合细菌产氢中具有重要作用。采用丙酮-甲醇有机溶剂法和KOH甲醇皂化法对产氢红杆菌(Rhodobacter sp.)R7菌株类胡萝卜素进行了提取纯化,并进一步采用硅胶G薄板层析法对提取的类胡萝卜素进行了分离,并结合光谱法对分离的类胡萝卜素进行了定性和定量分析。结果表明,丙酮-甲醇(7∶2,V/V)提取3次可将色素提取完全;最佳提取时间为2h;超声波处理与否对提取率影响不明显;该工艺提取类胡萝卜素产率为2.81mg/g湿菌体。硅胶G薄板层析表明该菌株类胡萝卜素有4个主要组分:黄色、红色、浅红色和浅黄色,黄色和红色为主要成分,光谱学数据显示黄色组分为球形烯,红色组分为螺菌黄质系类胡萝卜素,表明产氢红杆菌类胡萝卜素代谢途径独特。     

基于类胡萝卜素着色的鸟类羽色多样性形成机制

人们对动物体色的研究由来已久。作为一类让生物呈现出多变色彩的重要色素, 类胡萝卜素可以在鸟类的羽毛、鸟喙和皮肤等体表组织中沉积, 产生红、橙、黄、粉、紫等颜色。类胡萝卜素不能在鸟类体内合成, 需从食物中摄取, 进而在体内完成吸收、运输、代谢和沉积等一系列过程, 才能用于羽毛着色。与类胡萝卜素着色相关的生理及遗传调控机制一直备受关注, BCO2、SCARB1和CYP2J19等影响类胡萝卜素在鸟类羽毛中着色的关键基因, 推动了对羽色遗传调控机制的深入认识。本文介绍了鸟类可利用类胡萝卜素的主要类型和基本特征, 综述了类胡萝卜素着色相关的生理过程以及调控基因研究的最新进展, 旨在增加对鸟类羽毛中类胡萝卜素着色过程和相关遗传机制的理解。     

产氢红杆菌类胡萝卜素含量和组分分析

类胡萝卜素在调节光合细菌产氢中具有重要作用。采用丙酮－甲醇有机溶剂法和KOH甲醇皂化法对产氢红杆菌（Rhodobacter sp.）R7菌株类胡萝卜素进行了提取纯化,并进一步采用硅胶G薄板层析法对提取的类胡萝卜素进行了分离,并结合光谱法对分离的类胡萝卜素进行了定性和定量分析。结果表明,丙酮－甲醇（7∶2,V/V）提取3次可将色素提取完全;最佳提取时间为2h;超声波处理与否对提取率影响不明显;该工艺提取类胡萝卜素产率为2.81mg/g湿菌体。硅胶G薄板层析表明该菌株类胡萝卜素有4个主要组分：黄色、红色、浅红色和浅黄色,黄色和红色为主要成分,光谱学数据显示黄色组分为球形烯,红色组分为螺菌黄质系类胡萝卜素,表明产氢红杆菌类胡萝卜素代谢途径独特。