黄曲霉素合成相关基因表达与环境因素的关系

简单介绍了黄曲霉毒素的发现、分布、危害和范围,详细叙述了黄曲霉毒素生物合成中相关基因的表达与调控,概述了黄曲霉毒素合成中的关键基因、酶和调控因子重要性,分析了影响黄曲霉毒素合成的环境因素。不仅在基础理论上对黄曲霉毒素合成机理进行了深入探讨,而且在应用研究上为减少粮食和食品受到重金属污染和黄曲霉毒素危害提供了新的思路。     

黄曲霉毒素生物合成的遗传调控研究进展

黄曲霉毒素是一类具有较强毒性和致癌力的次级代谢产物,在小麦、水稻、玉米和花生等多种粮食、油料、饲料和食品中检出率均比较高。因此,黄曲霉毒素不仅给人和动物的健康造成极其严重的威胁,而且也给食品和饲料等行业造成了巨大的经济损失。黄曲霉毒素主要由黄曲霉和寄生曲霉产生。自上个世纪60年代首次发现黄曲霉毒素以来,研究者在黄曲霉毒素合成途径、降解、合成机制和致病机理等方面做了大量研究。本文主要综述近年来国内外以黄曲霉为对象的黄曲霉毒素合成的遗传调控机制研究进展。从转录调控、蛋白翻译后修饰、信号转导途径、参与生长发育和形态建成的蛋白和其他酶等方面对黄曲霉毒素合成机制展开综述,为今后进一步深入系统研究黄曲霉毒素合成机制奠定基础,同时为制定防治黄曲霉及其毒素的策略提供理论基础。     

蛋白激酶Cla4对黄曲霉生长发育、毒素合成和致病力的影响

黄曲霉Aspergillus flavus是机会性的动物和植物致病性丝状真菌,保守的PAK（p21-activated protein kinases）样蛋白激酶对信号传导、细胞周期进程和细胞形态发生具有重要作用。通过同源重组方法构建敲除突变株（ΔAflcla4）,研究Aflcla4基因对黄曲霉营养生长、分生孢子产生、菌核形成、黄曲霉毒素合成、耐受性和致病性等方面的影响。与野生型菌株相比,ΔAflcla4菌株菌丝生长速度显著降低,出现无规则分叉,分生孢子产量及色素含量明显减少;细胞壁胁迫及渗透胁迫条件下ΔAflcla4菌株的敏感性增加;突变体对花生及玉米种子的侵染能力下降,产毒能力也显著降低;突变体无法形成菌核,以应对外界不利环境变化。结果表明,黄曲霉PAK样激酶Cla4通过调节相关基因的表达进而影响生长发育、黄曲霉毒素合成及致病性,在黄曲霉中发挥重要的生物学功能。     

赤潮藻毒素生物合成研究进展

合成毒素是赤潮藻类的一个常见特征,已知能够产生毒素的微藻有70多种。作为次级代谢产物,藻毒素的产生可能是一种压制或清除其它藻类竞争者的一种反应,在群落演替、种间竞争中发挥重要作用。目前,人们对藻毒素生物合成机理依然知之甚少,相关基因的研究仍无明显突破。利用环境因子诱导毒素生成变化进而分离差异表达基因或者比较不同产毒藻株间基因表达的差异,从中克隆藻毒素生物合成基因似乎是一种极具潜力的研究方向。     

植物花青素合成途径中的调控基因研究进展

花青素广泛分布于高等植物中,是一种水溶性的植物色素,与农作物的多种品质性状密切相关。虽长期受到关注,但其生物合成途径则是近年来随着拟南芥等植物突变体研究的深入才取得突破的。对于花、果实和种子中的花青素研究始终是热点,近来国内外有很多关于花青素合成与基因调控发明研究的报道。随着研究的深入不仅可以为医疗保健等提供科学依据,而且有助于其在农业生产中应用。本文综述了植物花青素基因的研究现状和发展趋势,包括植物花青素生物合成途径,生物合成途径中相关转录因子的调控,以及已经分离和克隆的调控基因在功能方面的研究进展。     

黄曲霉菌aflR基因启动子序列变异与黄曲霉毒素产生相关联

为探讨黄曲霉菌aflR基因启动子序列变异与黄曲霉毒素产生的关系,收集黄曲霉菌、米曲霉菌和寄生曲霉菌若干株。在有利于黄曲霉毒素产生的条件下培养后,提取各菌株的总RNA,RT-PCR法检测aflR基因的mRNA表达水平;并应用ELISA法检测各菌株产生黄曲霉毒素B1的情况。提取各菌株的基因组DNA,PCR扩增aflR基因启动子序列并测序。应用基因分析软件将不产毒素的黄曲霉菌与产毒黄曲霉菌的aflR基因启动子序列进行比较,找出不产毒菌株aflR基因启动子序列的变异位点。ELISA法和RT-PCR法结果表明,产毒的黄曲霉菌菌株均有明显的aflR基因转录,而在2株不产毒的黄曲霉菌菌株中,一株aflR基因无转录,另一株仅有较低水平的转录。序列比较结果表明,不产毒黄曲霉菌菌株的aflR基因启动子序列存在如下共同变异位点:-90、-236、-253、-262、-282位。米曲霉菌产生黄曲霉毒素B1和aflR基因转录的检测均为阴性,并且其aflR基因启动子序列中存在与上述不产毒黄曲霉菌菌株相同的变异位点。寄生曲霉菌产生黄曲霉毒素B1和aflR基因转录的检测均呈阳性,并且其aflR基因启动子序列的上述5个位点与产毒黄曲霉菌完全一致。在不产毒素的黄曲霉菌aflR基因启动子序列中发现了5个共同变异位点,实验结果提示这些变异位点可能与黄曲霉毒素的产生有关。     

植物花色素苷生物合成的转录调控

转录调节是植物花色素苷生物合成途径中调节其结构基因表达的重要环节之一。近十多年来,通过调节转录因子的表达激活或抑制有效地调控植物中花色素苷的合成成了众多植物学家研究的重点。现简要介绍了花色素苷的合成运输过程与液泡的沉积扣押、转录因子与调控及转录调节在遗传改良中的应用等方面的研究进展。     

黄曲霉毒素生物合成代谢相关的基因组信息挖掘和转录调控因子研究进展

黄曲霉毒素生物合成调控机制的研究已成为研究真核生物次级代谢过程的模式系统,真菌基因组学及其他组学技术的快速发展为我们挖掘基因组信息、获取基因表达谱继而为黄曲霉毒素生物合成调控网络及其他真菌次级代谢机制的研究提供基础。真菌次级代谢基因的表达需要不同类型的转录因子进行调控,包括通路特异性转录因子、全局性转录因子及应答各种环境信号的广泛转录因子等,对这些转录因子功能的研究加快了对黄曲霉毒素生物合成代谢调控机制的认识。     

果实花青素生物合成分子机制研究进展

花青素是一种天然的水溶性植物色素,与果实的品质性状密切相关,有益于人体健康。花青素的积累是编码花青素生物合成途径的结构基因协同表达的结果,而结构基因通常由MYB、bHLH和WD40这3类调节基因控制。现已从果实中分离了多种花青素合成的结构基因和调节基因。文章重点介绍了调节基因调控果实花青素生物合成的分子机制,指出在MYB、bHLH和WD40互作的调控网络方面的研究还有很多空白。最新的研究揭示了果实成熟过程中生物内在因素和外界环境通过调节基因影响果实花青素生物合成。上述研究为在分子水平上更好的探索果实花青素的生物合成具有重要意义。     

基于转录组分析酸枣仁斯皮诺素生物合成途径的相关基因

采用转录组测序技术分析酸枣仁(Ziziphi spinosae semen)不同发育时期基因表达差异,识别酸枣仁黄酮生物合成途径的相关基因,为进一步分析酸枣仁中黄酮类成分生物合成相关酶基因提供研究基础.以3个不同生长发育时期的酸枣仁样本为供试材料,采用Illumina Hiseq 4000进行转录组测序,并从头拼接,对转录本进行功能注释和差异性分析.经StringTie软件组装拼接得到74472个转录本,其中有26.83％在NR、Swiss-Prot、Pfam、GO、KOG、KEGG数据库中得到注释;代谢通路分析结果发现,在酸枣仁转录组中与黄酮类合成途径相关的11条差异表达基因可能编码斯皮诺素合成途径的一些酶类.酸枣仁中黄酮类成分斯皮诺素相关转录本信息为阐明斯皮诺素在生长期的积累提供重要依据,为提高酸枣仁品质研究提供参考.     

Regulation of aflR and Its Product, AflR, Associated with Aflatoxin Biosynthesis

We studied the role of the regulatory gene aflR and its product, AflR, in the biosynthesis of aflatoxin in Aspergillus. Western blot and enzyme-linked immunosorbent assay analyses revealed that aflatoxin B₁ accumulation was directly related to AflR expression and was regulated by various environmental and nutritional conditions, including temperature, air supply, carbon source, nitrogen source, and zinc availability. Expression of an aflatoxin biosynthetic pathway structural gene, omtA, was regulated by the presence of AflR. Induction patterns for aflR mRNA and AflR were correlated with that for omtA mRNA in an aflatoxin-producing strain of Aspergillus parasiticus. Analysis of non-aflatoxin-producing strains of A. flavus, A. sojae, and A. oryzae grown in medium suitable for aflatoxin B₁ production showed that both aflR mRNA and AflR production were present; however, omtA mRNA production was not detected in any of these examined strains. AflR in the A. oryzae strain was regulated by carbon source and temperature in a manner similar to that seen with A. parasiticus.