真菌草酸的代谢和作用研究进展

草酸(oxalic acid)是一种重要的生物代谢产物,广泛分布于植物、动物和微生物中,在不同的生命体中发挥重要功能。本文回顾了国内外关于真菌草酸的相关研究进展。许多真菌能够分泌草酸,包括植物病原真菌、食药用真菌及工业真菌等。草酸作为一种简单的二元羧酸,在真菌中主要通过三羧酸循环途径、乙醛酸循环途径和草酰乙酸途径合成。草酸是真菌产生的一种重要的生物因子,能够影响真菌的生长与发育,还能够通过毒素作用、酸化寄主组织环境、参与细胞壁降解和诱导活性氧产生等作用方式,在真菌与寄主植物的互作中发挥作用,也在真菌的生活史和侵染循环中发挥重要的生物学和病理学作用。本文从草酸的理化特性、代谢途径、产草酸的真菌种类、草酸的作用和草酸相关基因功能等方面进行综述,并对未来真菌草酸研究应关注的问题提出了建议。     

植物叶片中抗坏血酸含量与草酸积累的关系

不同植物和不同生长期烟草叶片中抗坏血酸含量变化与相应的草酸含量变化之间都无显著的相关性;喂饲外源抗坏血酸后的水稻和荞麦叶中草酸含量提高不明显。据此推测：尽管不能排除抗坏血酸可能是植物草酸合成的前体,但其内源含量高低不一定影响植物中草酸积累。     

借助细胞晶体鉴别药用植物

在植物的细胞中,最常见是草酸钙结晶,它们是植物的一种自我解毒的过程,即对植物有毒害作用的多量草酸钙离子中和,它对植物的生长发育无明显的作用,通常认为这是植物新陈代谢产生的一种废弃物。草酸钙为无色透明的结晶,并形成不同的形态,其中有簇晶（呈霰星状）、针晶（针状）、方晶（呈斜方形、菱形、长方形）、砂晶（细小的三角形或箭头状）,广泛分布于植物各器官中。一般在一种植物中只能见到一种形态,极少数情况下也有二种或三种形态。在不同的植物中,即使晶体的形态特征相同,而其大小和数量等也不完全相同。另外,即使亲缘关…     

植物病原真菌致病毒素草酸的研究进展

许多植物病原菌可以分泌草酸,草酸作为致病的关键因子在病原菌的侵染过程中发挥着重要作用,并与病原菌的致病性、毒性有密切关系。草酸可通过氧化和脱羧两条途径进行降解,因此可以将草酸降解酶基因导入植物,从而获得对这类病害的抗性。     

3-脱氢莽草酸生物合成的代谢工程

3-脱氢莽草酸,是芳香族氨基酸生物合成代谢途径中一种重要的中间产物,可作为一些化学合成制剂和药物中间原料。这样以无毒可再生物质为起始原料的合成方法与传统的有机合成化学制剂的方法相比,对环境更加有利。此外,它还是一种十分有效的抗氧化剂。工业上一般采用化学合成法和发酵法来生产3-脱氢莽草酸,随着代谢工程的兴起,使得更加理性改造菌株成为可能,这更加促进了发酵法的广泛应用。本文主要介绍了代谢工程在生物合成3-脱氢莽草酸生产菌改造中的应用情况,其中涉及3-脱氢莽草酸生物合成途径中相关基因及其酶的调控、中心代谢途径的改造和3-脱氢莽草酸合成支路的修饰等,并探讨了将来的发展前景。     

植物维生素E基因工程研究进展

维生素E(vitamin E)是一种脂溶性维生素,是生物体内最主要的抗氧化剂之一。本文综述了植物维生素E的合成途径及所涉及的相关基因,针对提高植物中维生素E含量的基因工程改造,提出三条途径,即提高代谢底物水平、提高植物生育酚总量和提高α 生育酚比例,分析了维生素E基因工程改造过程中需要考虑的因素,最后展望了未来作物维生素E的品质改良的研究方向。     

植物萜类化合物的生物合成及应用

萜类化合物是植物中广泛存在的一类代谢产物,在植物生长、发育过程中起重要作用。植物中的萜类化合物有2条合成途径,即甲羟戊酸途径和甲基赤藓糖醇磷酸途径。这2条途径中都存在一系列调控萜类化合物生成、结构和功能各异的酶。植物萜类化合物不仅在植物生命活动中起重要作用,而且具有重要的商业价值,被广泛用于工业、医药卫生等领域。     

不同因子对荞麦中草酸含量的影响

用不同化合物从根部喂养麦幼苗,测定其根叶中草酸含量的变化。结果表明：异柠檬酸、抗坏血酸及其前体物均可不同程度地降低荞麦根叶中草酸含量;而乙醇酸与乙醛酸则显著提高其草酸含量,表明荞麦叶片草酸合成主要来自乙醇酸途径,而非来自抗坏血酸等途径。水培条件下,以铵态氮或尿素等作唯一氮源时,荞麦中草酸含量远低于以硝态氮培养的;将谷氨酸或丝氨酸加到含硝态氮培养液中也能显著降低其草酸含量,不同氮素影响荞麦草酸含量可能与乙醇酸途径有关。     

荞麦与大豆叶片中草酸含量差异及其可能的原因

用1/5浓度Hoagland营养液培养荞麦和大豆幼苗l0 d后,荞麦叶片、根及其分泌物中的草酸含量均明显高于大豆,说明荞麦叶片的草酸形成能力强.荞麦叶片中存在少量的草酸氧化酶活性,而大豆中未检测到该酶活性,表明荞麦具有一定的降解草酸的能力.乙醇酸氧化酶(GO)催化乙醇酸氧化的活性两种植物之间虽差异不明显,但该酶催化乙醛酸氧化的活性荞麦显著高于大豆.荞麦GO对乙醛酸的Km值明显低于大豆GO,同时其乙醛酸含量也较高,因此其叶片中由乙醛酸形成草酸的速率应高于大豆.由此认为,由乙醛酸氧化生成草酸可能是植物草酸合成限速步骤之一,其反应速率高低可能导致不同种类植物叶片中草酸含量的差异.     

芳香族香料化合物生物合成研究进展

芳香族化合物在香料中占很大的比重,传统生产方式有化学合成和植物提取。化学合成依赖于石油资源,并具有环境不友好、反应条件恶劣等缺点。植物提取方法受限于植物资源,且占用耕地。近年来,随着代谢工程和合成生物学技术的发展,利用可再生原料,微生物合成芳香族香料化合物成为一种新的生产方式。文中介绍了大肠杆菌和酵母菌等模式微生物合成芳香族香料的研究进展,包括利用莽草酸途径合成香兰素等,聚酮途径合成覆盆子酮等。综述重点介绍了生物合成途径解析、人工合成途径创建及代谢调控等,为微生物发酵法生产芳香族香料化合物提供参考。     

植物褪黑素生物合成研究进展

褪黑素是生物进化过程中一种保守的小分子物质,在动物体内主要参与昼夜节律调节。国内外学者致力于植物褪黑素的合成途径、生理功能及作用机制研究,发现其参与了植物生长发育(根系发育、果实发育)及细胞氧化还原平衡的调节等。在植物褪黑素合成途径研究方面,已发现褪黑素存在于多种植物中并克隆出其合成相关基因。在不同植物中,褪黑素合成相关蛋白的亚细胞定位存在较大差异,合成部位也因植物种类不同存在差异。本文综述了植物褪黑素的合成途径、亚细胞定位合成调控的研究现状,重点论述了亚细胞定位、酶动力学对合成上游的调控,并对其研究前景进行了展望。     

植物维生素E生物强化研究进展

维生素E是一种只能在光合组织中合成的脂溶性小分子有机化合物,是人体和动物营养不可缺少的重要维生素。由于植物中维生素E含量较低,人类大多处于慢性缺乏维生素E--“隐性饥饿”的状态,而动物饲料中则需要添加外源合成的维生素E以满足其营养需求。因此,提高植物中维生素E的含量是改善维生素E缺乏的重要途径之一。从维生素E的合成途径入手,详细地综述了维生素E合成关键酶基因的表达变化以及前体物质的含量变化对维生素E合成的影响,发现三烯生育酚和α-生育酚的生物强化效果较好,而生育酚总量提高受限;进而从遗传的角度探讨了维生素E合成受限的原因以及遗传上可能影响维生素E合成的其他代谢途径;最后结合可能影响维生素E合成的调控因子以及其前体物质的转运等方面为今后维生素E的生物强化提出了新的思路。     

紫外线-B辐射对植物DNA及蛋白质的影响

大气平流层中的臭氧衰减,导致太阳辐射中的紫外辐射量有明显的增加,其中UV-B辐射对植物会产生不同程度的影响。分子生态学理论认为,UV-B辐射对植物造成的损伤,首先伤害植物的生物大分子,即进行光化学修饰。本文就臭氧衰减对生态环境和植物的影响途径进行了讨论,重点论述了UV-B辐射对植物蛋白质合成的抑制和DNA的损伤修复途径。并应用分子生物学技术研究植物对UV-B辐射的抗性机理和DNA修复技术的前景进行了展望。     

甜菜素的生物合成及其代谢调控进展

甜菜素是一种植物源的水溶性天然含氮色素,用于食品添加剂和化妆品等行业中。在植物中甜菜素和花青素色素互不共存,其代谢途径是重要的植物化学分类指标。甜菜素兼具抗氧化、抗肿瘤、抗疟、保肝等药理作用,其潜在的医疗保健价值以及其代谢途径的独特性,促进了对甜菜素深入研究。综述了甜菜素合成途径中的关键酶和合成生物学策略生产甜菜素的国内外研究进展,为建立合成生物方法生产甜菜素提供参考。     

植物中从二酰甘油到三酰甘油的两条合成新途径

过去认为植物中只有一条从二酰甘油到三酰甘油的合成途径。近年来,在一些植物体内又发现了从二酰甘油到三酰甘油合成的两条新途径。该文介绍这两条新途径及其意义。     

植物对干旱胁迫的分子反应

干旱胁迫是影响植物生长发育的主要因子,渗透保护剂的合成和积累,脱水伤害的修复,自由基清除酶和LEA蛋白基因表达的增量调节能增加植物的耐干旱性。植物在干旱条件下至少有4条信号转导途径,其中2条信号途径是依赖ABA的,另外2条途径是不依赖ABA的,在植物干旱胁迫的信号转导中,双组分的组氨酸激酶可能起渗透感受器的作用,Ca^2 和IP3可能是脱水信号的第2信使,转基因植物是一种评价编码蛋白功能的良好系统。     

利用代谢工程改善大肠杆菌的3-脱氢莽草酸生产

3-脱氢莽草酸是芳香族氨基酸合成代谢途径中的一种重要中间产物。除可作为一种高效的抗氧化剂,还可用于合成己二酸、香草醛等一些重要的化工产品,具有重要的应用价值。相关研究证明具有去酪氨酸反馈抑制的3-脱氧-D-阿拉伯庚酮糖-7-磷酸合成酶基因aroFFBR以及转酮醇酶基因tktA可以有效影响3-脱氢莽草酸的过量合成。通过增加aroFFBR和tktA串联过量表达的拷贝数,可使工程菌株在摇瓶发酵条件下3-脱氢莽草酸产量提高2.93倍。通过同源重组无痕基因敲除技术依次敲除出发菌大肠杆菌Escherichia coli AB2834的乳酸、乙酸、乙醇等副产物合成途径中的重要基因ldhA、ackA-pta和adhE,可使工程菌株的3-脱氢莽草酸产量进一步提高,达到了1.83 g/L,是初始出发菌株大肠杆菌E.coli AB2834产量的6.7倍。利用5 L发酵罐进行分批补料发酵,62 h后工程菌株3-脱氢莽草酸产量达到了25.48 g/L。本研究可为构建有应用前景的3-脱氢莽草酸生产菌株提供重要参考。     

有机酸存在下小麦体内Cd的生物毒性和植物络合素(PCs)合成的关系

采用溶液培养方式 ,研究了有机酸存在下小麦体内 Cd的生物毒性和植物络合素 (PCs)合成的相关关系 ,试图寻求一种与小麦体内 Cd的生物毒性高度相关的评价指标。结果显示 ,Cd胁迫对小麦产生明显的毒害效应并诱导小麦根系内 PCs的大量合成。EDTA、DTPA、柠檬酸、苹果酸和草酸的适量供应可不同程度减轻或消除 Cd的生物毒性 ,其强弱顺序为 EDTA >DTPA 柠檬酸 >苹果酸≈草酸。与此同时 ,小麦根系内 PCs的诱导量也有明显下降 ,与 Cd的生物毒性保持一定的线性关系 ,且在EDTA、DTPA和柠檬酸供应下尤为显著。表明 PCs可以作为一项敏感的生化指标 (biochem ical indicator)用来评价和预测环境中 Cd的污染 ,并有望成为重金属生物有效性评价系统中一种新的补充方法     

植物体内一氧化氮合成途径研究进展

一氧化氮(NO)作为一种气体信号分子,在植物生理过程中发挥重要作用,它参与调节植物的生长、发育及对外界环境的应激反应.植物体内主要通过酶催化途径和非酶催化途径合成NO.酶催化途径合成NO的主要酶包括一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOS)和硝酸还原酶(nitrate reductase,NR),以及在某些植物的特定组织或器官或在特殊环境条件下存在的一氧化氮氧化还原酶(nitric oxide oxidoreductase,Ni-NOR)和黄嘌呤氧化还原酶(xanthine oxidoreductase,XOR).非酶催化合成途径主要是在酸性和还原剂存在条件下将亚硝酸盐还原成NO.该文主要结合研究方法,综述了植物体内NO合成途径的研究进展,为植物体内NO信号的作用机理的深入研究提供信息资料.     

黄瓜叶片对草酸铁的还原作用

铁还原作用在植物叶片对铁素吸收及利用过程中起关键作用.本研究表明相对于其它几种常用的铁螯合物如二乙基四乙酸铁(FeⅢEDTA)或柠檬酸铁,草酸铁更有利于黄瓜活体叶片及铁还原酶的作用,即表现出更高的铁还原活力.缺铁降低了黄瓜叶片中的铁还原活性.缺铁时叶片中的草酸含量不受影响,而富含在石灰性缺铁土壤中的碳酸氢根离子能使叶片中草酸含量显著提高.