植物腺毛中防御物质的合成与调控及转运研究进展

植物毛状体来源于表皮细胞的延伸,是表皮细胞的特有结构。植物毛状体可分为腺毛和非腺毛,腺毛是具有分泌作用的毛状体,也是大量次生代谢产物的合成、储存以及释放的场所。植物腺毛常分泌不同类型的防御物质如萜类、氨基酸及苯丙烷类、酰基糖、脂肪类衍生物等,这些次生代谢物质能够保护植物免受生物和非生物胁迫,具有重要的防御作用。该文对近年来国内外有关植物腺毛的类型、防御物质的合成与调控等方面的研究进展进行综述,并重点对其合成途径、调控机理与转运机制的研究进展进行梳理,以期为防御物质的生物合成和遗传改良研究提供参考。     

几种重要植物次生代谢防御反应物质的生物合成途径及分子调控机制研究进展

参与植物防御反应相关的次生代谢产物主要有酚类、萜类和生物碱类.近几年,随着转录组学、蛋白组学及新的分子生物学技术的广泛应用,极大地推进了植物次生代谢防御反应物质调控机制的研究进展.我们从这几类次生代谢物质的合成途径及其参与植物防御反应的分子调控机制两大方面进行概述,重点介绍这三类具有防御作用的次生代谢产物的生物合成途径、参与介导植物防御反应的相关信号分子及其转录调控机制,为正确认识植物次生代谢防御反应提供理论据.     

我国资源植物化学与天然产物化学基础研究的现状与发展

本文从生物活性成分的筛选与分离、植物次生代谢产物生物合成及其分子调控、环境因子对植物次生代谢产物合成和积累的影响、植物体内生菌与植物次生代谢产物的关系等方面介绍了我国资源植物化学与天然产物化学领域基础研究的现状与发展。     

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。     

植物萜类生物合成与抗虫反应

植物次生代谢在植物的环境适应,尤其是与微生物和动物的互作和防御反应中起重要作用。萜类是植物次生代谢物中最丰富的一类化合物,许多成分具有重要生理功能和应用价值。腺毛和腺体是植物次生代谢物合成、储藏和分泌的重要器官。我们实验室在植物倍半萜和单萜的生物合成途径及其调控机制、表皮毛发育与萜类代谢调控等方面取得了一系列研究进展。此外,还分析了棉铃虫对棉酚的耐受性(适应性)反应,利用棉铃虫防御基因,发展了一种植物介导的RNAi抗虫技术,可以有效、特异地抑制昆虫基因的表达,在植物抗虫技术研究领域有应用前景。     

植物次生代谢途径的遗传操作

植物次生代谢产物种类极其丰富,是人类的宝贵资源,这些产物及其合成途径相关酶具有空间特异性分布的特征。植物次生代谢途径的调控是个复杂的过程,受代谢产物水平、多酶复合物相互作用等多种因素的影响。通过遗传操作改造代谢过程,调控产物在植物体内的含量,是一条切实可行和具有广阔发展空间的途径。目前,改造植物次生代谢途径可以采取单基因操作和多基因操作两种策略进行。     

探讨组蛋白甲基化修饰在次生代谢产物调控中的作用

组蛋白甲基化是表观遗传调节模式中一种重要修饰方式,易受环境影响,对调控次生代谢产物生物合成具有一定作用。本文论述了组蛋白甲基化修饰的基本概念与转录调控机制,探讨了其通过不同方式调控次生代谢产物的生物合成,同时也阐明了组蛋白甲基化与其他组蛋白修饰协同调控次生代谢产物合成,旨在为构建以组蛋白甲基化为切入点,以转录调控为桥梁,以次生代谢产物为重点的药用植物次生代谢产物形成分子机制研究平台提供理论依据。     

miRNA调控药用植物生长发育和次生代谢

microRNA(miRNA)作为一类内源性的短链非编码RNA,广泛存在于真核细胞中,主要通过对转录本剪切和抑制翻译等方式,参与转录后基因的表达调控。近年来研究表明,多种药用植物中鉴定出大量的miRNA。这些miRNA对药用植物的生长发育和次生代谢产物合成具有调控功能。次生代谢产物是药用植物的主要有效成分,研究miRNA对药用植物次生代谢过程的调控作用具有十分重要的意义。本文综述了miRNA在植物中的产生途径、作用方式和体内功能,在此基础上重点介绍了miRNA对药用植物生长发育和次生代谢产物生物合成的调控作用,并对药用植物miRNA的研究进行了展望,以期为提高药用植物产量,高效获得药用植物有效成分以及临床应用开拓新的思路。     

诱导子在红豆杉细胞培养生产紫杉醇中的应用研究进展

诱导子作为一种调控植物次生代谢产物生物合成的重要手段,用于红豆杉(Taxus)细胞培养生产紫杉醇的研究效果显著。本文分别就生物诱导子和非生物诱导子促进紫杉醇生物合成及其可能的作用机制进行了综述。     

诱导子在红豆杉细胞培养生产紫杉醇中的应用研究进展

诱导子作为一种调控植物次生代谢产物生物合成的重要手段,用于红豆杉(Taxus)细胞培养生产紫杉醇的研究效果显著。本文分别就生物诱导子和非生物诱导子促进紫杉醇生物合成及其可能的作用机制进行了综述。     

乙烯对植物次生代谢产物合成的双重调控效应

植物次生代谢产物是人类重要的药物及化工原料来源, 其产生与植物正常的生长发育及对环境的适应密切相关, 并受到多种因素的调控。乙烯作为一种植物内源激素, 广泛参与植物的生长、发育、抗逆和次生代谢产物合成等重要生理过程的调控。该文综述了乙烯的信号转导机制及其调控作用; 重点归纳了乙烯对植物次生代谢产物形成所表现出的双重调控效应, 即在一定浓度范围内, 乙烯对植物次生代谢产物的合成起促进作用, 低于或超过该浓度范围则起抑制作用; 并对今后该领域的研究方向进行了展望。     

微生物次生代谢的分子调控

摘要：微生物次生代谢产物在工业、农业和医药方面具有重要的应用价值,因此其合成调控长期以来倍受关注。近些年的研究表明,次生代谢产物的生物合成往往与产生菌的生理和发育状态紧密相关,其合成过程错综复杂,形成了多水平的调控网络。在目前所知的一万多种天然抗生素中, 约60%以上是链霉菌产生的。因此,本文主要以链霉菌产生的次生代谢产物为主线,以有突出进展的几种抗生素的研究为代表来介绍近年来抗生素生物合成中分子调控的相关进展,并对未来次生代谢合成调控的发展方向提出一点建议。     

虫害诱导植物合成防御性次生代谢产物的研究进展

昆虫对植物的取食活动可以激活植物的防御反应,诱导植物通过调控自身的代谢网络合成防御性次生代谢产物,抵御外界不良刺激。虫害诱导植物合成防御性次生代谢产物及其机制研究已成为近年来的研究热点之一。现对虫害诱导的植物防御性次生代谢产物、昆虫危害产生的各类激发子、植物对激发子的识别、虫害应答相关的信号转导通路及其对次生代谢物质积累的调控进行了综述,可为虫害诱导植物合成防御性次生代谢产物的机制研究提供参考,为植物虫害防治研究、植物次生代谢物质的生产和利用提供理论依据。     

茉莉素介导的长春花生物碱次生代谢转录调控机制

萜类吲哚生物碱（terpeniod indole alkaloids, TIAs）是植物中产生的一类具有药理活性的次生代谢产物.药用植物长春花（Catharanthus roseus）因含有长春碱和长春新碱等重要的抗肿瘤萜类吲哚生物碱而成为研究TIAs次生代谢的主要模式植物.应用正、反向遗传学和各种代谢组学技术对长春花TIAs次生代谢途径及其调控进行了较深入的研究,相继鉴定了参与TIAs代谢途径调控的CrORCAs、CrMYCs、CrZCTs和CrWRKYs等转录因子,特别是发现茉莉素（jasmonates, JAs）介导TIAs生物合成的转录调控网络. 本文以长春花TIAs生物合成途径为模式,重点论述其代谢途径中的关键酶、参与调节的转录因子,尤其是茉莉素介导的调控网络及机制,解析植物中这些天然抗癌生物碱合成积累水平低的制约因素和组织细胞特异性,讨论基于这些新知识的长春花抗肿瘤TIAs代谢工程策略和工厂化绿色生产前景.     

植物萜类次生代谢及其调控

植物次生代谢在植物生长发育、环境适应、抵御病虫害等方面发挥着重要作用,这些天然产物组成地球上最丰富的有机化合物的宝库．萜类是植物代谢产物中种类最多的一类,具有重要的生理和生态功能,一些成分还有应用价值．近十几年来,人们在萜类化合物的分离、鉴定、应用、生物合成、相关基因与基因族、酶蛋白结构和功能、代谢调控以及代谢工程等各方面取得了重大进展．本文概述了植物萜类化合物代谢及其调控领域的研究进展与发展趋势．     

RNA-Seq高通量测序技术在果树功能基因组学研究的应用进展

RNA-Seq又称为"转录组测序技术",它能够从整体水平研究物种基因功能以及基因结构,揭示特定生物学过程。应用该项技术能有效地解决因果树基因组庞大等问题,有效地揭示和阐明植物体内次生代谢生物合成途径及代谢机制。主要论述了RNA-Seq技术的应用方法与流程,通过对测序数据的处理分析与比对等方法,分析了RNA-Seq技术在果树新基因挖掘、次生代谢产物合成途径的应用进展,基于RNA-Seq的高通量测序技术对于发现和揭示具有重要生物学功能和经济价值的次生代谢产物合成关键基因及其调控机制提供了可能。     

植物次生代谢基因工程研究进展

随着对植物代谢网络日渐全面的认识,应用基因工程技术对植物次生代谢途径进行遗传改良已取得了可喜的进展.对次生代谢途径进行基因修饰的策略包括:导入单个、多个靶基因或一个完整的代谢途径,使宿主植物合成新的目标物质;通过反义RNA和RNA干涉等技术降低靶基因的表达水平,从而抑制竞争性代谢途径,改变代谢流和增加目标物质的含量;对控制多个生物合成基因的转录因子进行修饰,更有效地调控植物次生代谢以提高特定化合物的积累.作者结合对大豆种子异黄酮类代谢调控和基因工程改良的研究,着重介绍了花青素和黄酮类物质、生物碱、萜类化合物和安息香酸衍生物等次生代谢产物生物合成的基因工程研究进展.     

哺乳动物Bax基因依赖NO信号途径诱发长春花细胞中生物碱合成

哺乳动物细胞凋亡基因Bax是最近发现的一种对植物细胞次生代谢产物合成具有复合调控作用的新型调控因子. 为了研究Bax诱发植物次生代谢产物合成的分子机理, 本文测定了小鼠Bax对长春花(Catharanthus roseus)细胞中一氧化氮(NO)合成积累的影响, 并考察了NO专一性抑制剂cPITO对小鼠Bax诱发长春花碱及总生物碱合成的影响. 实验结果表明, 小鼠Bax可以诱导长春花细胞NO迸发. cPITO不仅能够抑制Bax对NO迸发的诱导作用, 还可以阻断Bax对长春花碱及总生物碱合成的促进作用. 实验结果说明, 小鼠Bax可以激活长春花细胞中NO信号转导事件并依赖NO信号途径介导长春花碱等次生代谢产物合成. 进一步实验表明, 小鼠Bax可以诱导长春花细胞中一氧化氮合酶(NOS)活性, NOS抑制剂PBITU可以阻碍小鼠Bax对NO和长春花碱合成的促进作用, 说明小鼠Bax可以依赖NOS诱发长春花细胞中NO产生和长春花碱生物合成.比较细胞中NO迸发和NOS活化的动力学过程发现, Bax对NOS活性的诱导作用明显迟于NO产生, 而且NOS活性远低于细胞中NO的产生量. 此外, PBITU只能部分抑制小鼠Bax对长春花生物碱合成的促进作用. 上述实验结果表明, NOS可能不是小鼠Bax诱发长春花细胞NO迸发和长春花碱生物合成的唯一途径.     

哺乳动物Bax基因依赖NO信号途径诱发长春花细胞中生物碱合成

哺乳动物细胞凋亡基因Bax是最近发现的一种对植物细胞次生代谢产物合成具有复合调控作用的新型调控因子. 为了研究Bax诱发植物次生代谢产物合成的分子机理, 本文测定了小鼠Bax对长春花(Catharanthus roseus)细胞中一氧化氮(NO)合成积累的影响, 并考察了NO专一性抑制剂cPITO对小鼠Bax诱发长春花碱及总生物碱合成的影响. 实验结果表明, 小鼠Bax可以诱导长春花细胞NO迸发. cPITO不仅能够抑制Bax对NO迸发的诱导作用, 还可以阻断Bax对长春花碱及总生物碱合成的促进作用. 实验结果说明, 小鼠Bax可以激活长春花细胞中NO信号转导事件并依赖NO信号途径介导长春花碱等次生代谢产物合成. 进一步实验表明, 小鼠Bax可以诱导长春花细胞中一氧化氮合酶(NOS)活性, NOS抑制剂PBITU可以阻碍小鼠Bax对NO和长春花碱合成的促进作用, 说明小鼠Bax可以依赖NOS诱发长春花细胞中NO产生和长春花碱生物合成.比较细胞中NO迸发和NOS活化的动力学过程发现, Bax对NOS活性的诱导作用明显迟于NO产生, 而且NOS活性远低于细胞中NO的产生量. 此外, PBITU只能部分抑制小鼠Bax对长春花生物碱合成的促进作用. 上述实验结果表明, NOS可能不是小鼠Bax诱发长春花细胞NO迸发和长春花碱生物合成的唯一途径.     

紫杉醇生物合成的研究

抗癌新药紫杉醇是具有萜类环状结构的天然次生代谢产物。研究紫杉醇的生物合成对于人为定向地提高合成效率以及克隆重组合成中的关键酶基因,进而提高紫杉醇的合成量,都是十分有意义的基础工作。本文以植物和微生物的次生代谢及其主要代谢途径为知识背景,介绍了紫杉烷类物质的基本结构及其结构骨架的分类情况,综述了近年来围绕紫杉醇二萜骨架和侧链基团的生物合成途径的研究进展,对合成中的影响因素进行了初步的讨论。