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。     

苯并恶唑嗪酮类化合物功能与生物合成研究进展

苯并恶唑嗪酮(benzoxazinoids,BXs)是植物体内一种重要的次生代谢物,因其具有防御作用和化感作用得到了广泛的关注和研究。随着基因组学及分子生物学的发展,苯并恶唑嗪酮的生物合成在分子领域的研究取得了很大的进展。介绍了苯并恶唑嗪酮概况、苯并恶唑嗪酮的功能以及苯并恶唑嗪酮生物合成参与基因及表达调控。     

茉莉素与植物生物胁迫反应

植物固定生长不能移动,时刻面临着害虫咬噬、病原微生物侵染等多种外界环境胁迫。为了应对这些胁迫,植物进化出了复杂且被精细调控的防御系统,包括利用植物激素调控抗性基因的表达以及抗性相关次生代谢产物的积累等。有趣的是,许多昆虫和病原微生物被发现能够采用各种策略来逃避、克服甚至操控植物防御系统,以促进其对宿主植物的利用。茉莉素是一种重要的脂质植物激素,调控生长发育的诸多方面,同时也在植物应对多种生物胁迫和非生物胁迫的防御反应中发挥重要作用。近年来,茉莉素的生物合成、信号转导和生理功能等均得到了广泛研究,并取得了一系列重要进展。概述了茉莉素的生物合成调控与信号转导途径,同时也探讨了茉莉素对植物生物胁迫反应的调控机制,并介绍了昆虫和病原微生物对植物茉莉素途径的操控策略,以期为深入理解茉莉素介导的植物与病原生物之间的相互作用提供参考。     

诱导子对植物细胞培养中次生代谢物的调控机制

诱导子被认为是提高植物细胞培养中次生代谢产物最有效的途径之一.目前,对诱导子的研究以及所产生的次生代谢物的调控机制的研究越来越受到重视,本文就植物细胞在受诱导子作用后,产生的一系列生理生化事件进行讨论.     

植物免疫反应中的小RNA

植物中的小RNA参与多种生物学过程,依据其起源及前体结构的不同主要分为两类:微小RNA(miRNAs)和小干扰RNA(siRNAs),它们的长度通常为21~24个核苷酸,在生物合成途径以及作用机制等方面存在差异。病原物侵染植物后常通过诱导或抑制小RNA分子来调节抗病相关基因的表达,进而调控植物与病原物的互作反应。文章就小RNA的生物合成、作用途径及其在植物与病原物互作中的调控机制等方面进行了综述。     

植物芪类合成途径相关酶、基因和调控机制研究进展

植物芪类化合物,是一类具有抗菌植保作用的次生代谢产物,因具有抑菌、抗氧化、抗肿瘤等多种生物活性而越来越受到重视。本文对植物芪类生物合成途径中涉及到的相关酶、基因和代谢调控机制的研究现状和应用系统生物学研究芪类生物合成途径的相关酶、基因的方法进行综述,并讨论了芪类生物合成相关酶、基因研究的重要意义和应用,以期为调节芪类产量、满足药用保健需求及植物防御、作物品质改良提供帮助。     

水稻与病原物互作中植物激素功能的研究进展

水稻是我国最主要的粮食作物,在国民经济和生活中占据重要地位。在水稻的周年生产中,病虫害的控制最为关键。因此,了解水稻与病虫害的互作机理,对水稻的育种和生产具有重要指导意义。植物激素是在植物生命活动中必不可少,调控植物生长、发育、衰老等主要生理过程的一类有机分子。近年来,大量实验证据表明,在植物与病原物互作过程中,植物内源激素也发挥着重要作用。随着水稻抗病和感病的机理解析越来越多,有关植物激素所扮演的重要功能角色也愈发清晰。其中,水杨酸、茉莉酸和乙烯研究最为广泛,它们之间的相互拮抗或协同效应决定了植物对病原物的防御反应强度。其它激素如:油菜素内酯、赤霉素、生长素、细胞分裂素、脱落酸等,单独或者通过调控水杨酸、茉莉酸和乙烯信号分子转导网络也参与植物与病原物互作过程。本研究综述了各大植物激素在水稻抗病或感病中作用,并对其未来研究进行展望,以便为水稻病害的防治提供理论依据。     

首届植物次生代谢国际学术研讨会

植物次生代谢物在许多生命活动过程中起着重要作用,如细胞解毒、物质交流、信号转导、防御机制等。对我们人类而言,很多植物次生代谢物具有治疗疾病的重要功能,也是医药品和化学品的重要来源。关于植物次生代谢物的利用,我国有着悠久的历史和传统,是我国传统文化和中医学的重要组成部分。植物虽能合成成千上万种次生代谢物,但是其含量往往极低,利用受到限制。另外,现在人们很难在体外合成这些次生代谢物。因此,阐明植物次生化合物的生物合成途径已成为众多科学家的重要研究目标,而生物合成的相关知识也将有助于人类从植物次生代谢产物中获益更多。     

植物乙烯生物合成过程中活性氧的作用

大量的研究结果表明,活性氧参与植物乙烯生物合成过程具有明显的普遍性,超氧阴离子自由基是参与乙烯生物合成过程的主要活性氧。近年来研究的焦点主要从乙烯生物合成的关键调控酶ACC合酶及ACC氧化酶的酶活性、酶动力学特性、酶蛋白空间结构、酶基因表达水平等方面来阐明活性氧调控植物乙烯生物合成的机制。最新的研究表明：植物在各种正常或应激的生长条件下首先诱导了活性氧产生水平的变化,活性氧在基因或蛋白质水平上影响ACC合酶和ACC氧化酶的活性水平,从而调节乙烯的生物合成。本文首次综述了活性氧影响植物乙烯生物合成过程的最新研究进展,并对活性氧在植物乙烯生物合成中具有诱导与抑制并存的“双重性”作用进行了探讨。     

植物抗病性物质的研究进展

植物与病原菌相互作用后在植物体内会产生抗性物质。植物的抗病性物质包括两大类 :植物固有的抗菌物质和植物保卫素。本文就近年来对植物抗病性物质的化学组成、生物合成、代谢途径方面的研究进行了综述。     

植物抗病性物质的研究进展

植物与病原菌相互作用后在植物体内会产生抗性物质。植物的抗病性物质包括两大类：植物固有的抗菌物质和植物保卫素。本文就近年来对植物抗病性物质的化学组成、生物合成、代谢途径方面的研究进行了综述。     

玉米萜类植保素代谢关键基因对小斑病侵染的防御响应分析

该研究选用小斑病差异抗性的玉米自交系Mo17（较抗）、‘郑58’（中抗）和‘吉419’（感）,分别于接种小斑病病原菌玉蜀黍平脐孺胞（Cochliobolus heterostrophus）0、6、12、24、36和48 h时采集接种叶片为材料,采用半定量和实时荧光定量PCR技术,检测倍半萜植保素Zealexin生物合成关键基因（TPS6、TPS11）、二萜植保素Kauralexin代谢关键基因An2以及茉莉酸合成关键基因AOC的表达模式,为阐明不同抗性品种对玉米小斑病的差异防御机制提供理论依据。结果显示：接种小斑病病原菌后,抗病自交系Mo17中TPS6、TPS11基因表达诱导不显著,An2基因表达迅速增加,AOC基因于接种12 h后表达明显上调。‘郑58’中TPS6、TPS11基因被快速诱导,在接种24 h时表达量达到最大,An2基因表达逐渐增加但差异不显著,AOC基因表达量于接种6 h后显著增加;感病自交系‘吉419’中TPS6、TPS11、An2基因在接种24 h后才显著上调,明显比抗性自交系缓慢,AOC基因表达先呈现递减的趋势然后上升,在24 h表达量最高并持续到48 h。研究表明,两类植保素代谢在玉米小斑病防御中具有不同的时间应答模式,但都受到茉莉酸介导。感病自交系中植保素代谢防御响应较慢,而抗病自交系中响应较快,符合其抗性差异。     

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。     

细菌中倍半萜生物合成的研究进展

萜类化合物是一大类小分子天然产物,在生物体内扮演重要的角色。植物和真菌中萜类化合物的生物合成已被广泛研究,但是在真核生物中克隆或改造萜类化合物生物合成途径还有较大难度。许多细菌同样可以产生萜类化合物。在过去十多年间细菌萜类合酶的研究进展为我们对萜类化合物生物合成的理解做出了显著的贡献。这里我们主要关注细菌中合成的倍半萜化合物,概述其化学结构、倍半萜合酶对法尼基焦磷酸环化的机制、后修饰酶特别是氧化还原酶所参与的后修饰、代谢调控以及合成途径中尚未解决的问题等。     

葫芦素的生态功能及其应用前景

葫芦素是一类高度氧化的四环三萜类植物次生代谢物质,是葫芦科30多属100多种植物的特征化合物。葫芦素在植物体内作为异源化学信息素起到保护葫芦科植物免受众多植食性动物和病原菌的侵害。另一方面,在葫芦科植物上取食的一些昆虫则利用葫芦素作为其寄主识别的信号物质。由于葫芦素特殊的化学结构和生物学活性,葫芦科植物与植食性动物之间的这种复杂关系已被广泛研究。总结葫芦素的分布、生物合成途径、及其对高等动物、昆虫和病原体的防御作用的研究概况。并对这类植物次生物质在有害生物综合治理中的应用及前景作了介绍与展望。     

植物花青素生物合成与调控的研究进展

花青素是一种广泛存在于植物中的水溶性色素,在植物抗逆和预防人类慢性疾病中起着重要作用。花青素生物合成过程在模式植物中的研究较为清晰,其过程主要受多种结构基因编码的酶类及转录调控因子(MYB、bHLH和WD40蛋白)控制。此外,LBD基因家族中的LBD37、LBD38和LBD39基因对花青素的生物合成起负调控作用,microRNA和环境因子对花青素的生物合成过程也起到了调控作用。同时,茉莉酸、赤霉素和脱落酸等植物激素也参与了花青素的生物合成调控过程。近年来,随着人们对植物花青素研究不断深入,越来越多的研究结果揭示花青素合成途径的分子调控机制在不同种植物中存在很大的差异性和复杂性。该文对植物花青素的合成途径、相关酶和各种调控因子进行了综述,并概述了植物花青素合成代谢中基因突变与花色变异的关系,旨在为今后深入研究花青素的分子调控机制,解析其遗传规律以及利用基因工程开展作物遗传改良等方面提供理论依据。     

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.     

高等植物中维生素C 的功能、合成及代谢研究进展

植物体内合成的维生素C在植物抗氧化和自由基清除、光合作用和光保护、细胞生长和分裂以及一些重要次生代谢物和乙烯的合成等方面具有非常重要的生理功能。维生素C的生物合成途径及其代谢调控的基因工程研究最近取得了突破。     

红豆杉细胞周期时相与紫杉醇诱导合成的关系初探

利用植物细胞培养生产药用次生代谢产物 ,普遍存在着次生代谢物产量不稳定的问题。次生代谢物是一大类无明显生理功能或者非生长发育所必需的小分子有机化合物 ,其生物合成与积累一般发生在植物某些器官和组织发育的某个时期。因此 ,植物细胞的生长发育状态与次生代谢物产量有密切的关系。细胞周期时相在很大程度上反映细胞本身所处的状态 ,对细胞周期时相进行调控可能对次生代谢物产量具有重要影响 [1 ] 。诱导作用是提高植物次生代谢物产量的有效方法之一 [2 ,3]。我们以 2种经典同步化方法 ,建立红豆杉悬浮细胞初始周期时相模型 ,对不同…