植物次生代谢基因工程

植物次生代谢基因工程,是利用基因工程技术对植物次生代谢途径的遗传特性进行改造,进而改变植物次生代谢产物。植物次生代谢基因工程的出现是人类对次生代谢途径的深入了解和分子生物学向纵深发展的结果,同时它又促进了次生代谢分子生物学的发展。调控因子的应用和多基因的协同转化为植物次生代谢基因工程拓宽了思路。从次生代谢图谱、植物基因工程策略和植物转基因方法等方面对植物次生代谢的基因工程研究进展做一简要概述。     

代谢关键酶基因作为转基因植物选择标记的研究进展

在植物基因工程中,需要用到选择标记基因以便筛选转化子。随着转基因植物的商品化,人们越来越关注其安全性问题,其中主要涉及选择标记的安全性。为了提高转基因植物的安全性,生物学家们开始寻找生物安全的选择标记。本文分别从糖代谢、氨基酸代谢、激素代谢、核苷酸代谢、蛋白质代谢等方面综述了当前以代谢关键酶基因作为转基因植物选择标记的研究进展,此类选择标记为解决转基因植物的安全性问题提供了一条有效途径。     

植物内生菌及其次级代谢产物的研究进展

植物内生菌经过与寄主植物长期的协同进化,成为植物内生态系统的重要组成部分,在植物的生长发育、营养吸收、胁迫应激以及产生次级代谢产物等生理生化行为方面具有显著的作用。利用植物内生菌及其次级代谢产物,可以促进农作物的生长发育、提高抗逆性,对于农业生产具有重大的研究意义和应用价值。综述了植物内生菌及其次级代谢产物生理功能及在农业生产中应用的研究进展。对植物内生菌及其次级代谢产物未来的研究重点和应用前景做出展望。     

代谢基因工程提高作物产量的分子靶标

应用基因工程技术对植物细胞内的代谢途径进行遗传修饰,已成功地使细胞代谢发生改变或合成新的化合物。光合作用,淀粉合成,氮素同化和水分利用等是形成作物产量的基础代谢。对这些代谢途径中的关键步骤和靶分子进行基因修饰以提高作物产量的研究已取得长足的进展,并正在发展成为提高作物产量的新途径。本文着重论述应用代谢基因工程提高作物产量的技术策略,研究现状,存在的问题,所面临的挑战和应用前景。     

细胞色素P450与除草剂代谢

细胞色素P450是广泛存在于生物中的一类具有混合功能的血红素氧化酶。P450对除草剂代谢的机制及反应类型是多样的,与除草剂代谢相关的P450基因的植物转基因研究得到了具有不同除草剂抗性的转基因植物。文章就这方面的研究进展作介绍。     

bZIP转录因子调控植物次生代谢产物生物合成的研究进展

植物次生代谢产物是通过次生代谢产生的一类小分子有机化合物,是植物适应环境的表现,次生代谢产物也是重要药物和化工原料的来源。bZIP转录因子是普遍存在于真核生物中的一类多基因家族,可有效调控植物次生代谢产物的生物合成。本文概述了植物bZIP转录因子的结构和类型,重点阐述了bZIP转录因子调控萜类、黄酮类和生物碱等植物次生代谢产物生物合成的研究进展,并对研究前景进行了展望。深入探讨bZIP转录因子的调控机制,有助于利用基因工程技术优化植物次生代谢途径,提高次生代谢产物的含量,在新药创制、工农业生产等方面具有广泛的应用前景。     

细胞代谢过程中的酶促糖基化及其功能

细胞代谢过程中多样的生化修饰反应能够精细调控细胞的活力与功能。其中,酶促糖基化是细胞代谢调控过程中普遍存在的一种分子修饰,对维持和调节细胞功能具有重要影响。糖基转移酶通过将糖基供体的糖基转移至相应的受体分子来实现糖基化修饰。受体分子经过糖基化修饰会改变其在细胞内的稳定性、溶解性和区域定位等特性,并在调节细胞周期、信号转导、蛋白质表达调控、应答反应和清除细胞异物等诸多生物过程中起着重要作用。简要介绍了细胞代谢过程中糖基转移酶超家族的分类、命名和催化机制。重点阐述细胞中蛋白质类生物大分子和小分子化合物的糖基化反应及其在细胞代谢过程中的功能。展望了细胞中糖基化反应及糖基转移酶在人类健康、医药产品、工业催化、食品和农业等领域的应用前景。     

植物的异黄酮合酶（IFS）

植物异黄酮是在植物次生代谢过程中产生的一类多酚混合物。其对植物自身防御病虫害和诱导根瘤形成以及人类预防或治疗激素相关的多种疾病都有作用。异黄酮合成的关键酶是异黄酮合酶（isoflavone synthase,IFS）。本文就异黄酮的代谢途径、IFS催化机制、基因克隆和转基因的研究进展作简单介绍,并讨论了IFS基因与根瘤菌之间可能的关系。     

植物根系呼吸代谢及影响根系呼吸的环境因子研究进展

根系呼吸是植物通过活根向环境释放CO2的过程。根系的呼吸作用集物质代谢与能量代谢为一体,构成了地下部代谢的中心。根系呼吸进行顺利与否是衡量植物根系功能和逆境胁迫的重要指标之一,相关代谢研究已成为目前植物生理、生化和生态学等领域的热点。该文对植物根系呼吸途径、呼吸代谢关键酶和中间产物、影响根系呼吸代谢的根域环境因子以及研究进展进行了综述,并对其研究前景进行展望。     

植物次生代谢的分子生物学及基因工程

植物次生代谢是植物对环境的一种应用,是植物主要的防卸机制之一。植物次生代谢物为人类提供了丰富的药物、香料等资源。近年来植物次生代谢途径关键酶的基因克隆和分子调控的研究成为热点。黄酮类生物合成分子生物学研究最为深入。在异戊二烯途径中,萜类合成酶已从４种植物中克隆,包括单萜,倍半萜和二萜合成酶,这些将对农业与医药产生重要影响。     

植物生物反应器表达药用蛋白研究新进展

植物生物反应器被称为"分子农田",它具有无限生产重组蛋白的巨大潜力。利用转基因植物表达的重组蛋白具备原有的理化性质和生物活性,从而为人类提供了一种大量生产药用蛋白的安全可靠、经济、方便的新生产体系。目前已广泛运用于工业、农业尤其是生命科学以及医学制造领域。用植物生物反应器产重组疫苗、重组抗体和其他药用蛋白已成为国内外基因工程研究热点之一。然而,转基因植物产物的表达量、下游加工等问题却也成为利用植物生物反应器应用的限制因素。本文就其优势、近三年内国内外转基因植物生产药用蛋白的研究进展、存在问题及对策作一综述。     

抗虫植物基因工程研究进展

虫害是造成农业减产的主要原因之一。据不完全统计,全世界每年因虫害引起的作物减产达总产量的15％,损失高达数千亿美元。在我国,因虫害水稻减产在lO％以上;小麦减产近20％;棉花减产在     

Genetic engineering of cytokinins and their application to agriculture

Cytokinins are master regulators of plant growth and development. They are involved in the regulation of many important physiological and metabolic processes. Recent progress in cytokinin research at the molecular level, including identification of related genes and cytokinin receptors, plus elucidation of signal transduction, has greatly increased our understanding of cytokinin actions. Although still in its infant stage, molecular breeding of crops with altered cytokinin metabolism, when combined with the transgenic approach, has shown very promising potential for application to agriculture. In this review we briefly introduce recent progress in cytokinin molecular biology, discuss applications of cytokinin genetic engineering to agriculture, and present implications and future research directions.     

Biosensors for the Detection of Organophosphorous Pesticides

Cytokinins are master regulators of plant growth and development. They are involved in the regulation of many important physiological and metabolic processes. Recent progress in cytokinin research at the molecular level, including identification of related genes and cytokinin receptors, plus elucidation of signal transduction, has greatly increased our understanding of cytokinin actions. Although still in its infant stage, molecular breeding of crops with altered cytokinin metabolism, when combined with the transgenic approach, has shown very promising potential for application to agriculture. In this review we briefly introduce recent progress in cytokinin molecular biology, discuss applications of cytokinin genetic engineering to agriculture, and present implications and future research directions.     

基于RNAi技术的转基因植物监管现状及其面临的育种领域的挑战

RNA干扰（RNA interference,RNAi）在植物、动物和真菌的生长、发育、病毒防御和转座子失活中起着至关重要的作用。目前已成功利用RNAi技术培育出抗病虫和品质改良等具有优良性状的生物技术产品,为农业绿色发展提供了强有力的支撑。然而,目前RNAi的相关机制尚未完全明确,基于RNAi技术的转基因植物面临着一些亟待解决的问题,同时,对于RNAi转基因植物应用的安全高效监管也需进一步完善。基于此,对RNAi转基因植物的监管现状及其面临的育种上的挑战进行了综述,并对存在的问题提出了解决建议,以期为RNAi技术进一步应用于农业植物改良育种提供新思路,并为其监管评价提供依据。     

Transgenesis and yield: what are our targets?

Plant metabolic engineering has been used to generate a wide range of transgenic lines in which specific metabolic steps have been targeted. Attempts to increase yield of some agronomically important crops using this approach have highlighted the inherent complexities of modulating plant metabolism. In light of the recent findings by Regierer et al. this article addresses the major challenges faced with respect to enhancing yield through transgenesis.     

Targeting transgene expression in research,agricultural, and environmental applications: Promoters used in plant transformation

Summary Plant genetic engineering has contributed substantially to the understanding of gene regulation and plant development, in the generation of transgenic organisms for widespread usage in agriculture, and has increased the potential uses of crops for industrial and pharmaceutical purposes. As the application of geneticallly engineered plants has widened, so has the need to develop methods to fine-tune control of transgene expression. The availability of a broad spectrum of promoters that differ in their ability to regulate the temporal and spatial expression patterns of the transgene can dramatically increase the successful application of transgenic technology. Indeed, a variety of promoters in necessary at all levels of genetic engineering in plants, from basic research discoveries, concepts and question to development of economically viable crops and plant commodities, to addressing legitimate concerns raised about the safety and containment of transgenic plants in the environment. This review covers the characterization and usage of a broad range of promoters employed in plant genetic engineering, including the widespread use of plant promoters with viral and plant origin that drive constitutive expression. Also covered are selected tissue-specific promoters from fruit, seed and grain, tubers, flowers, pistils, anther and pollen, roots and root nodules, and leaves and green tissue. Topics also include organellar promoters, and those found in specific cell types, as well as the development and evaluation of inducible (endogenous and exogenous origin) and synthetic plant promoter systems. Discussions on the relevance and potential pitfalls within specific applications are included.     

叶绿体基因工程研究进展

叶绿体是植物细胞和真核藻类执行光合作用的重要细胞器,在叶绿体中表达外源基因比在细胞核中表达具有一些独特优势。叶绿体基因工程涉及叶绿体的基因组特征、转化系统的优点、转化过程及方法等方面,叶绿体基因工程在提高植物光合效率、改良植物特性、生产生物药物及改善植物代谢途径等方面已得到应用。尽管叶绿体基因工程还存在同质化难度高、标记基因转化效率较低、宿主种类偏少等问题,但作为外源基因在高等植物中表达的良好平台其仍然具有广阔的发展和应用前景。     

抗蚜基因及其转基因植物的研究进展

在我国目前的环境条件下,蚜虫作为农业害虫和植物病毒的传播者,已经成为严重威胁农业生产发展重要的害虫之一。抗蚜植物基因工程可以有效抑制蚜虫危害,并且随着对生命科学的深入理解和技术手段的日益成熟,得到广泛的关注和重视。抗蚜植物基因工程的核心是抗蚜基因的筛选、转抗蚜基因植物的培育以及生物安全性。本文讨论了多种抗蚜基因,并重点论述雪花莲凝集素和苋菜凝集素基因在目前科学研究和生产实践的应用。