海藻糖在植物遗传转化中的应用

文章介绍海藻糖的性质、生理生化功能和海藻糖合酶基因在植物遗传转化中的应用。     

海藻糖合酶的分子生物学研究进展

海藻糖合酶能够将麦芽糖转化为海藻糖,在海藻糖的工业生产中具有十分重要的意义。本文从海藻糖合酶的基因克隆、基因工程应用、结构和催化机制的研究以及其在微生物体内的功能等方面讨论了海藻糖合酶的研究进展。     

改造大肠杆菌合成海藻糖途径以高效合成海藻糖

海藻糖是相容性溶质的一种,因其具有多种生物学功能,在食品、化妆品、药品以及器官移植等方面均有很广泛应用。然而近几年生产海藻糖主要集中在使用酶催化的方法,虽然这种方法的转化效率高,但是却存在着副产物的问题,难以得到高纯度的海藻糖产品,严重制约了海藻糖的应用。本文通过基因工程技术在大肠杆菌Escherichia coli中构建了海藻糖高效合成新途径,通过全细胞催化合成海藻糖。利用PCR技术在哈氏噬纤维菌Cytophaga hutchinsonii中克隆获得海藻糖双功能合成酶基因(tpsp),采用E.coli pTac-HisA高效表达载体,实现海藻糖双功能合成酶基因(tpsp)高效表达,利用高效表达菌株进行全细胞催化,将葡萄糖高效转化为海藻糖。结果表明C.hutchinsonii海藻糖合成酶基因(tpsp)在E.coli中成功实现表达,该酶能够在胞内将葡萄糖高效转化为海藻糖,并将其转运到胞外,实现海藻糖的高效率合成,海藻糖的产量提高到1.2 g/L,相对转化率为21%。当将此高产菌株在发酵罐中进行转化时,海藻糖的产量达到13.3 g/L,葡萄糖的相对转化率达到48.6%。采用C.hutchinsonii海藻糖合成酶基因高效表达并且应用于海藻糖全细胞合成催化在国内外尚属首次报道,海藻糖的转化率及产率都已达到文献报道最高水平,本研究为开拓海藻糖生产新技术奠定了基础。     

海藻糖酶抑制剂--一种新型农药先导结构

海藻糖是细菌、真菌以及许多无脊椎动物主要的能源供应物质之一,它可以被海藻糖酶水解成为两分子葡萄糖单体,进而参与氧化供能。因此,海藻糖酶可以作为创新农药的作用靶点。该扼要介绍了几种海藻糖酶抑制剂,讨论了它们的结构一活性关系,以期对研发新型海藻糖酶抑制剂有所帮助。     

克鲁氏假丝酵母在高渗环境中海藻糖和胞内甘油积累的研究

Brown[1]在1976年提出了相容溶质(Compatible solutes)的概念,尽管有关它们功能的确切机制尚不是非常清楚,但是通常它们被认为是具有渗透调节作用和对细胞中生物活性物质具保护功能的物质.海藻糖和甘油在这方面所表现出的特殊功能已被国内外广泛关注[2].Brown[3]和Crowe[4]还分别报道了甘油和海藻糖在保护胞内可溶性酶和细胞膜稳定性方面的功能.Crowe[5]在研究几种不同碳水化合物对动物肌细胞的保护功能时发现,海藻糖和甘油都在不同程度上表现出这种特性.关于酵母细胞在加盐培养基中的生长代谢情况Kuniho Nakata[6]和Sukesh [7]分别进行了报道,发现酵母细胞内有海藻糖的积累,并且海藻糖的量与细胞对外界不利环境的耐受性有密切关系.     

海藻糖载入血小板的研究

将不可渗透型的保护剂海藻糖有效地载入血小板内部是用冷冻干燥法保存血小板重要的第一步。研究血小板对海藻糖的载入量随外部海藻糖浓度、孵化时间、孵化温度改变的变化规律,发现在细胞外海藻糖浓度为50mmol/L、孵化温度37℃、孵化时间4h的条件下,血小板能有效地吸收海藻糖,细胞内海藻糖浓度达到15mmol/L以上。对孵化后的血小板进行形态观察、血液学分析和膜联蛋白(annexin)V结合活化分析,结果表明孵化后的血小板保持了正常血小板的形态和功能。     

海藻糖的生物合成与分解途经及其生物学功能

海藻糖是一类在干旱、低温、热击或脱水等逆境环境下具有独特抗逆保护作用的二糖,广泛分布于藻类、细菌、真菌和动植物体内。近年来,随着对海藻糖研究的深入,海藻糖已经被广泛应用到食品、医药、化妆品和分子生物学研究等领域。该文简述了海藻糖在生物体内的代谢途径、生物学功能和研究进展,并对灭蚊真菌Pythiumsp.GY1938菌株海藻糖代谢酶基因的研究前景加以展望。     

酵母内源性海藻糖代谢调控研究进展

作为一种天然稳定剂的双糖,海藻糖(Trehalose)在逆境下对生物体活性的保护功能既吸引了广泛的研究兴趣,也使其具有良好的应用价值和潜力。本文聚焦重要模式微生物和工业应用微生物酵母,结合组学研究最新进展,从海藻糖代谢途径、应激条件下的海藻糖代谢和转录特征以及提高胞内海藻糖含量策略等方面,对内源性海藻糖研究新进展进行了综述。     

海藻糖酶法合成途径及其酶基因的重组表达研究

在生物抗逆研究中,海藻糖合酶基因是继甘露醇、脯氨酸、甜菜碱合成酶基因之后又一个与抗逆相关的基因。海藻糖具有独特的生物学功能,能提高生物体对干旱、高温、冷冻和渗透压的抗性,发现以来就受到人们的普遍关注。随着对海藻糖化学性质、生理功能、作用机理及代谢途径等方面研究的深入,其在生物制品、食品、医药、作物育种及精细化工等领域广阔的应用前景日益显现。就海藻糖在生物体中的合成途径,以及海藻糖合成酶的基因工程研究进展进行了综述。     

外源海藻糖对水稻生理生化及褐飞虱抗性的影响

【目的】海藻糖参与植物对逆境胁迫的响应与适应过程,本文旨在明确海藻糖对水稻生理生化特性及抗褐飞虱影响,将有助于全面探索海藻糖对水稻的潜在作用,为后续研究提供参考和依据。【方法】本实验在外施10 mmol·L~(-1)和50 mmol·L~(-1)浓度的海藻糖后,测定水稻超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性,丙二醛(MDA)和可溶性糖含量,褐飞虱取食后植株功能损失系数(FPLI)及利用刺吸电位技术(EPG)研究褐飞虱的取食行为。【结果】外施10 mmol·L~(-1)和50 mmol·L~(-1)浓度的海藻糖后,POD活性和可溶性糖含量显著上升,MDA含量显著下降,并且显著提高了水稻植株的功能损失指数,EPG结果发现海藻糖处理明显增加了N4波的持续时间。【结论】适量的海藻糖改善水稻抗非生物胁迫的能力,但并不有利于对褐飞虱抗性的提高。