植物果聚糖的代谢途径及其在植物抗逆中的功能研究进展

植物果聚糖是一类重要的碳水化合物和渗透调节物质,可以提高植物的抗逆性。目前对植物果聚糖代谢酶基因的研究较多,主要包括相关基因的克隆、表达和利用基因工程技术将果聚糖相关代谢基因转入植物中。该文主要介绍了果聚糖的分布、种类、代谢途径及相关基因的克隆和表达,重点阐述了果聚糖在植物抗逆中的作用及其分子生物学研究进展。     

植物果聚糖合成酶基因克隆及特性分析

果聚糖(fructan)是蔗糖来源的果糖多聚体,果聚糖的类型常因聚合度的多寡、分支结构有无、相邻果糖基成键差异及葡萄糖位置不同而多种多样。果聚糖不仅是植物储存非结构性碳水化合物的形式之一,而且在干旱、低温等非生物胁迫中具有保护植物细胞免受伤害的作用。果聚糖作为一种益生素,对人体健康具有保健作用,有效减少或避免结肠癌、心血管疾病及骨质疏松等发病机率。本文就果聚糖的存在形式、生物合成代谢途径、果聚糖合成酶（fructan biosynthetic enzymes, FBEs）基因的克隆和转化等研究做一介绍,并对植物中FBEs结构特点进行了分析,同时对小麦中FBEs基因的拷贝数、染色体定位及亚细胞定位等研究进行了商榷,为从更多植物中分离FBEs基因,研究FBEs基因的作用方式和表达特性,以及利用转基因技术提高重要作物抗逆性奠定基础。     

高等植物果聚糖研究进展

果聚糖是高等植物重要的贮藏碳水化合物,因植物种类和发育阶段而异,主要存在5种类型的结构：线型菊糖型果聚糖、菊糖型果聚糖新生系列、线型梯牧草糖型果聚糖、混合型梯牧草糖型果聚糖和梯牧草糖型果聚糖新生系列。果聚糖的代谢模型随着代谢酶—蔗糖：蔗糖果糖基转移酶、蔗糖：果聚糖_6_果糖基转移酶、果聚糖：果聚糖果糖基转移酶、果聚糖：果聚糖_6_果糖基转移酶、果聚糖外水解酶等的发现、纯化和克隆日趋清晰。此外,果聚糖分子生物学研究也取得了一定的进展。     

高等植物果聚糖研究进展

果聚糖是高等植物重要的贮藏碳水化合物 ,因植物种类和发育阶段而异 ,主要存在 5种类型的结构 :线型菊糖型果聚糖、菊糖型果聚糖新生系列、线型梯牧草糖型果聚糖、混合型梯牧草糖型果聚糖和梯牧草糖型果聚糖新生系列。果聚糖的代谢模型随着代谢酶—蔗糖 :蔗糖果糖基转移酶、蔗糖 :果聚糖_6_果糖基转移酶、果聚糖 :果聚糖果糖基转移酶、果聚糖 :果聚糖_6_果糖基转移酶、果聚糖外水解酶等的发现、纯化和克隆日趋清晰。此外 ,果聚糖分子生物学研究也取得了一定的进展     

植物天冬氨酸代谢途径关键酶基因研究进展

谷类作物和豆类作物的营养价值主要体现在以天冬氨酸为前体的必需氨基酸的含量上。植物中这些氨基酸的含量受天冬氨酸代谢途径中关键酶基因的影响。本文综述了这些酶基因的克隆、在大肠杆菌和不同植物中表达的研究进展。     

植物非结构性贮藏碳水化合物的生理生态学研究进展

非结构性碳水化合物是参与植物生命过程的重要物质。蔗糖不仅是植物体内碳水化合物运输的主要形式,而且可以在基因表达水平上对细胞内的代谢进行调节。果聚糖是植物营养组织碳水化合物的主要暂贮形式;淀粉是植物主要的长期贮藏物质之一。植物体内非结构性碳水化合物的代谢在很大程度上影响着植株的生长发育和对环境因子的响应。综述了植物非结构性贮藏碳水化合物的生理生态学研究进展,着重介绍了蔗糖、果聚糖和淀粉代谢的生理过程及对环境因子(温度和水分)和人为因素的响应机制。     

植物耐热相关基因研究进展

植物受到高温胁迫时,会激活某些特定基因的表达,从而增强植物的耐热性。近年来,随着生物技术的不断发展,植物耐热相关基因被相继克隆并转化植物体。本文对植物耐热的分子机制、相关基因的克隆、耐热性基因工程研究进展进行了综述,并提出了植物耐热基因工程的研究方向。     

植物非结构性贮藏碳水化合物的生理生态学研究进展

非结构性碳水化合物是参与植物生命过程的重要物质。蔗糖不仅是植物体内碳水化合物运输的主要形式,而且可以在基因表达水平上对细胞内的代谢进行调节。果聚糖是植物营养组织碳水化合物的主要暂贮形式;淀粉是植物主要的长期贮存物质之一。植物体内非结构性碳水化合物的代谢在很大程度上影响着植株的生长发育和对环境因子的响应。综述了植物非结构性贮藏碳水化合物的生理生态学研究进展,着重介绍了蔗糖,果聚糖和淀粉代谢的生理过程及对环境因子（温度和水分）和人为因素的响应机制。     

植物耐盐的分子机理研究进展

综述了与植物耐盐性密切相关的小分子渗透物质（脯氨酸,甜菜碱,多元醇,多胺,果聚糖）,晚期胚胎发生富集蛋白（LEA）,调渗蛋白（OSM）,水通道蛋白,K^ 通道蛋白和ATPase等的合成及其相关基因的表达。     

植物逆境胁迫抗性的功能基因组研究策略

植物对逆境胁迫抗性的功能基因组研究主要是寻找胁迫抗性位点在相关物种基因组中的保守位置,发现胁迫反应中的高度保守序列,确定植物胁迫反应的调控机理,进而得到植物对逆境胁迫抗性的关键代谢途径和其中的关键调控因子,为进一步选择用于改良植物对逆境胁迫抗性的关键基因奠定基础。本文从主要模式植物(苔藓类植物、复苏植物、盐土植物和甜土植物)、主要技术策略(基因的差异表达分析、基因表达序列标签、cDNA芯片技术。基因表达序列分析和基因敲除和突变体筛选分析)和生物信息学方法(数据分析的生物信息学方法设计到序列比较、比较基因组学、电子克隆)等三个方面对国内外植物逆境胁迫抗性的功能基因组研究策略作了全面综述。     

植物抗旱耐盐基因的研究进展

近几年许多与植物抗旱耐盐相关基因被克隆和分析,同时通过转基因技术将这些基因转到植物中异源表达,能显著提高转基因植物的抗旱耐盐能力。这些基因主要包括渗透调节基因、蛋白类基因(如信号传导中的蛋白激酶基因)及转录因子等。在逆境条件下,渗透调节基因通过合成脯氨酸、甜菜碱、糖类和多胺类等渗透调节物质维持植物中的渗透平衡;蛋白激酶基因产物是细胞信号传导中的组分,这些基因能促进植物对干旱失水反应和逆境信号的传递,启动抗逆基因的表达;转录因子通过与相关基因的特异性结合来调控其表达,进而产生相关调控蛋白等物质增强植物在逆境中的生存能力。本文主要综述了这三类抗逆基因的研究现状及其生物学机理,讨论并分析这些基因在应用中尚待解决的问题,为发掘更多的抗逆性的基因资源和进一步开展分子育种工作提供参考。     

植物脯氨酸合成酶基因工程研究进展

逆境条件下植物细胞积累脯氨酸是植物适应逆境的一种反应,有利于减轻逆境对植物的伤害。简要回顾了生物体脯氨酸代谢过程和逆境下植物积累脯氨酸的作用,重点总结了植物体内脯氨酸合成酶基因吡咯啉-5羧-酸合成酶(P5CS)的克隆、表达和转基因研究进展。研究认为,P5CS是一个逆境胁迫应答基因,通过基因工程方法调节P5CS基因的表达有利于提高植物体脯氨酸的积累量,改善植物的抗逆性。因此,目前可以在大田植物中开展利用提高脯氨酸来改善植物抗逆性的研究。     

植物蔗糖代谢关键酶的研究进展

高等植物蔗糖代谢关键酶主要有转化酶、蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶。本文就这些酶基因的克隆、转录及表达,相关基因的遗传转化及分子遗传学特性作了综述,并对需进一步研究的问题进行了讨论。     

植物氮素营养与病害发生关系研究进展

氮素营养不仅影响植物的正常生长发育,还会影响植物的感病性或抗病性。该文主要综述了氮素营养及其代谢对植物病害发展的影响、诱导病原菌侵染的寄主氮营养信号和氮素营养对植物与病原菌互作相关基因表达的影响,尤其是氮素受限(饥饿)对病原菌基因的诱导表达、植物衰老基因和抗病基因的关系、植物衰老过程中防御基因的表达等国际研究的热点领域所取得的成果和进展,并讨论了有待深入研究的问题。     

植物基因的图位克隆

图位克隆是基因的有效方法,本文概述了植物基因图位克隆的研究进展,主要包括图位克隆的一般策略、相关技术、发展前景和其它基因组领域研究于其带来的有益借鉴。     

植物基因cDNA克隆新技术及进展

过去人们对植物基因的cDNA克隆主要集中在植物看家基因 (house keepinggene) ,而对植物发育调控基因 (developmentalregulatedgene)进行的cDNA克隆研究工作开展得比较少。随着近年来基因差异表达研究技术的飞速发展 ,已建立了好几种发育调控基因的cDNA克隆方法 ,如从较早的DD PCR到最近的cDNARDA、SSH和IPGI,着重论述了cDNARDA、SSH和IPGI的基本技术策略 ,并对三者之间进行了比较分析。     

细胞色素P450与植物的次生代谢

细胞色素Ｐ４５０是动植物及微生物体内的一类重要的混合功能的血红素氧化还原酶类，是一个基因超家族。它可催化多种化学反应，在防御生物免受外界侵害方面有重要作用。植物Ｐ４５０广泛参与次生代谢产生有植保素功能的物质和对除草剂、杀虫剂等外毒素的生物转化解毒代谢。许多植物Ｐ４５０已被分离纯化，更多的植物Ｐ４５０的基因被克隆和外源表达。对植物Ｐ４５０的表达调控也取得了一些进展，但在抗虫和抗除草剂的农作物基因工程方面尚在起步阶段。     

植物多酚通过microRNA调控脂质代谢研究进展

microRNA（简称miRNA）是长度18~25个核苷酸的非编码RNA分子,具有调控mRNA的翻译和/或稳定性的功能,从而在转录后水平调节不同基因的表达。人体内约60%编码蛋白的基因的表达受到miRNA调节,其中包括脂质代谢调控相关基因。植物多酚具有良好的生物活性,可以通过调节脂质代谢相关miRNAs,如miR-122和miR-33的表达进而发挥降血脂等活性。该文综述了miRNA调控脂质代谢相关mRNA的作用机制以及植物多酚在这一过程中的可能作用。     

植物甜菜碱合成途径及基因工程研究进展

甜菜碱是公认的在细胞中起着无毒渗透保护作用的细胞相溶性物质 ,广泛存在于植物、动物、细菌等多种生物体中。植物中甜菜碱因其结构不同 ,其生物合成途径和催化合成所需要的酶也各不相同。综述了近年来甜菜碱生物合成途径、相关基因的克隆及基因工程研究进展 ,包括从不同生物体中克隆、鉴定的甜菜碱合成的相关基因及其定位、作用机理、同源性比较及表达差异、在转基因植物中的遗传稳定性以及转基因植物的抗盐耐旱、抗寒性等。     

植物苯丙氨酸解氨酶基因的研究进展

苯丙氨酸解氨酶(phenylalanineammonia-lyase,PAL)是连接植物初级代谢和苯丙烷类代谢、催化苯丙烷类代谢第一步反应的酶。综述植物PAL基因的研究进展,主要包括PAL基因的结构特点、表达特点和PAL基因表达的调控机制,并指出今后对PAL基因的研究方向。