植物类胡萝卜素生物合成及其相关基因在基因工程中的应用

近年来类胡萝卜素生物合成基因的分离与功能鉴定,为应用基因工程技术改变植物体内类胡萝卜素成份和提高类胡萝卜素含量提供了新的基因资源.有关类胡萝卜素合成的生物化学及其在体内调控研究的新进展,使通过遗传操作调控植物体内类胡萝卜素生物合成途径成为可能.该文综述了类胡萝卜素生物合成途径及其相关基因的研究现状,并结合作者的工作介绍了应用转基因技术改变植物体内类胡萝卜素成份与含量的最新成功的事例.     

植物类胡萝卜素生物合成及功能

详述了植物类胡萝卜素生物合成途径,并从突破类胡萝卜素合成途径中上游瓶颈限制、类胡萝卜素代谢各分支途径的改造、提高植物细胞对类胡萝卜素物质积累能力三个方面探讨了类胡萝卜素生物合成酶基因在植物基因工程中的研究现状,最后对植物类胡萝卜素代谢的研究前景进行了展望。     

植物类胡萝卜素的生物合成及其调控1

阐述植物类胡萝卜素的生物合成途径和影响植物类胡萝卜素生物合成的因素,重点介绍该途径中的主要酶及其基因研究的进展。     

植物类胡萝卜素的生物合成及其调控

阐述植物类胡萝卜素的生物合成途径和影响植物类胡萝卜素生物合成的因素,重点介绍该途径中的主要酶及其基因研究的进展。     

类胡萝卜素生物合成相关基因的克隆及其遗传工程的研究进展

类胡萝卜素具有重要的生物学功能,尤其对人体健康有着更重要的作用,近年来一直是研究的热点。综述了类胡萝卜素生物合成途径及相关基因的分离,以及运用这些基因提高微生物和植物中类胡萝卜素含量的遗传工程研究进展。     

利用基因工程改良植物类胡萝卜素的合成

类胡萝卜素(carotenoids)是植物体内存在的一类重要天然色素物质的总称,其生物功能广泛.类胡萝卜素是人类饮食结构中重要的组成部分,并且在医药、化妆品及食品与饲料工业等方面扮演着重要的角色.类胡萝卜素还是一些维生素合成的前体,具有多种保健功能,可以提高人体免疫力,并具有抗癌的功效.目前有大量关于提高植物体内类胡萝卜素含量及定向改变其种类的研究,对类胡萝卜素代谢途径及其调控的理解是这些研究的基础.主要阐述植物天然类胡萝卜素的生物合成及利用基因工程对类胡萝卜素改良的研究进展.     

异戊二烯类植物激素赤霉素和脱落酸的代谢调控

赤霉素和脱落酸在植物生理过程中具有重要的调控作用,其生物合成途径迄今已基本阐明。赤霉素与类胡萝卜素的生物合成途径具有共同前体牻牛儿基牻牛儿基二磷酸,而脱落酸则直接来自于类胡萝卜素。参与这两种植物激素和类胡萝卜素代谢过程的大多数酶基因已经从不同植物中获得克隆;各种调控方式也随着分子生物学的研究工作而得到鉴定。本文就近年来对赤霉素和脱落酸等代谢调控机制及其与植物类胡萝卜素代谢之间关系的研究工作做简要回顾。     

类胡萝卜素的生物合成途径及生物学功能研究进展

类胡萝卜素具有重要的生物学功能,一直是研究的热点。综述近十年来对植物类胡萝卜素的生物合成途径,并对其生物学功能参与光系统的组装、非光化学猝灭、基因表达、抗氧化性和维持膜的稳定性等五个方面的研究进展作一介绍。     

类胡萝卜素合成的相关基因及其基因工程

类胡萝卜素具有多种生物功能,尤其在保护人类健康方面起着重要的作用,如它们是合成维生素A的前体,能够增强人体免疫力和具有防癌抗癌的功效。人体自身不能合成类胡萝卜素,必须通过外界摄入;但类胡萝卜素在许多植物中含量较低,并且很难用化学方法合成。随着类胡萝卜素生物合成途径的阐明及其相关基因的克隆,运用基因工程手段调控类胡萝卜素的生物合成已成为可能。本文综述了微生物和高等植物类胡萝卜素生物合成途径中相关基因的克隆,以及运用这些基因通过异源微生物生产类胡萝卜素和提高作物类胡萝卜素含量的基因工程研究进展。     

类胡萝卜素代谢工程

类胡萝卜素能预防癌症和慢性病,并有很强的肿瘤抑制活性,对人体健康有着重要作用,其药用潜力引起人们极大关注。迄今已发现600多种天然类胡萝卜素,但绝大部分都是痕量中间产物,很难用化学法生产。大量类胡萝卜素生物合成基因的克隆为在细菌、酵母和植物中异源生产结构多样类胡萝卜素提供了基础。     

类胡萝卜素生物合成途径及其控制与遗传操作

类胡萝卜素在真菌和植物细胞胞液／内质网上是由乙酰CoA经甲羟戊酸途径合成的,在细菌与植物质体中由磷酸甘油醛与丙酮酸经1-脱氧木酮糖-5-磷酸途径合成。形成的异戊烯基焦磷酸经多次缩合生成第一个类胡萝卜素八氢番茄红素,再经脱氢、环化、羟基化、环氧化等转变为其它类胡萝卜素。类胡萝卜素生物合成中涉及的酶都是膜结合的或整合入膜中的。类胡萝卜素合成是通过底物可利用性与环化分支方式进行控制的。白色体到叶绿体的转变以及花与果实成熟时类胡萝卜素合成增加是在基因转录水平调节的。进行类胡萝卜素合成酶基因的转化,可增加转化体类胡萝卜素的积累。     

苹果类胡萝卜素研究进展

类胡萝卜素是苹果果实色泽形成的一个重要影响因子,其种类和含量决定果实是否具有良好的外观和丰富的营养。本文综述了近年来有关苹果果实类胡萝卜素方面的研究进展,并对苹果类胡萝卜素的种类和含量,苹果发育和贮藏过程中类胡萝卜素含量的变化规律,生物合成途径中相关基因的表达,以及环境因子对类胡萝卜素积累的影响等方面进行了阐述。     

高等植物类胡萝卜素代谢工程研究进展

类胡萝卜素是自然界中种类繁多的天然化合物。植物类胡萝卜素由类异戊二烯碳骨架组成,并含有或没有环氧的、羟基或酮基基团。类胡萝卜素是人类饮食结构中不可缺少的重要成分,具有多种重要的保健功能,并且是安全的食品、饲料和化妆品着色剂。类胡萝卜素植物代谢基因工程的应用旨在增加特殊植物的营养价值、利用植物来生产特殊的类胡萝卜素、提高植物对光氧化的抵抗力及对植物的花色进行修饰等。     

植物类胡萝卜素代谢工程与应用

类胡萝卜素是人类所需要的重要营养成分之一,不仅具有抗氧化、预防肿瘤和心血管等疾病的作用,而且还是人体合成维生素A的前体。全球大约有280万～330万学龄前儿童出现维生素缺乏（vitaminAdeficiency,VAD）的临床症状;近2亿儿童处于半缺乏状态。通过对植物类胡萝卜素生物合成途径的解析,以及对参与这一代谢过程的酶及其调控机制的深入了解,目前已经可以通过基因工程在主要农作物中组织特异性地促进类胡萝卜素的合成与积累。从理论上已经可以利用转基因植物来减少VAD的出现。该文简要回顾近年来这一领域的研究进展。     

八氢番茄红素脱氢酶的研究进展北大核心CSCD

类胡萝卜素是一类超过700种的萜烯基团类不饱和化合物的总称,根据结构可分为胡萝卜素族和叶黄素族,具有较高的营养价值。八氢番茄红素脱氢酶是类胡萝卜素生物合成途径中的首要限速酶,它参与催化无色的八氢番茄红素转变成有色类胡萝卜素,发挥着中心调控作用。不同生物源的八氢番茄红素脱氢酶在功能上呈现多样性,在大多数蓝细菌,藻类和高等植物的类胡萝卜素生物合成途径中,由Crt P,Crt Q和异构酶Crt H或PDS,ZDS和异构酶Z-ISO、Crt ISO共同参与番茄红素的形成,而在大多数微生物中只有Crt I-type一种酶来完成八氢番茄红素的脱氢反应,且根据脱氢步骤的不同分别可生成链孢红素、番茄红素或脱氢番茄红素。本文阐述了不同生物源八氢番茄红素脱氢酶的基因分离与鉴定,功能多样性及表达调控机制等最新研究进展,并进行了进化分析,为八氢番茄红素脱氢酶的深入研究及利用基因工程策略生产类胡萝卜素的应用提供重要信息。     

油菜种子类胡萝卜素总量测定方法的研究

类胡萝卜素是植物中最重要的一类色素,具有抗氧化、预防心血管疾病和癌症、延缓衰老等生物学功能,与人类健康关系密切.培育高类胡萝卜素油菜品种能有效地提升菜籽油的营养保健价值和稳定性,是今后油菜品质育种的一个新方向.研究建立快速、准确和简便的油菜种子类胡萝卜素总量测定方法,是发掘高类胡萝卜素油菜种质资源和开展高类胡萝卜素油菜育种的前提条件.本实验研究了不同提取溶剂、时间、料液比等因素对油菜种子中类胡萝卜素的提取效果和测定结果的影响,确定了最佳的提取和测定条件.建立了快速、准确和简便的油菜种子类胡萝卜素总量测定方法,并测定了30份不同类型油菜种质资源种子中类胡萝卜素总量,为进一步发掘高类胡萝卜素油菜种质资源和开展高类胡萝卜素油菜育种创造了条件.     

植物花瓣呈色机理及花色分子育种

植物花瓣呈色的主要化学物质包括类黄酮/花青素苷、类胡萝卜素和甜菜色素。其中类黄酮/花青素苷是分布最广泛的色素,决定大多数植物花瓣的呈色;类胡萝卜素在一些植物黄色至橙红色花瓣中起着作用;而甜菜色素主要存在于石竹目植物,包含甜菜红素和甜菜黄素。目前,关于色素生物合成的分子网络已被解析,主要由一系列结构基因控制;一些与色素合成相关的调控因子在很多植物中被鉴定发现。另外,基于外源基因表达或内源基因编辑的分子育种在一些观赏植物的花色改良中被成功应用。本文系统性总结了植物中3种类型色素合成的分子基础、调控机制及分子育种应用等方面的研究进展;将有助于提高我们对植物色素合成分子调控网络的认识,并以期为今后开展花色分子设计育种提供理论支持。     

红酵母生物合成类胡萝卜素研究进展

类胡萝卜素(carotenoid)是一类呈黄色、橙红色或红色的多烯类化合物,具有预防血管硬化和抑制肿瘤发生,增加宿主免疫力,抗氧化能力和抑制自由基等功能.目前类胡萝卜素已被FAO和WHO等国际组织定为A类营养色素,并在50多个国家获准为营养、色素双重功用的食品添加剂,被广泛应用于保健食品及医药和化妆品工业[1].生产类胡萝卜素可采用提取法、化学合成法和微生物发酵法,其中最有发展前景的是微生物发酵法.目前国内外微生物发酵技术生产天然类胡萝卜素的研究,主要集中在三孢布腊拉霉菌和红酵母等菌种上.利用红酵母生产类胡萝卜素具有营养要求简单,培养周期短,可综合利用等优点,具有很好的应用价值和开发前景.本文主要对红酵母生物合成类胡萝卜素的菌种选育、培养条件及类胡萝卜素的提取检测方法进行了综述.     

植物类胡萝卜素提取与分析技术研究进展

类胡萝卜素是所有光合生物及一些非光合原核生物和真菌合成的亲脂性天然色素, 对植物、动物和人都具有广泛的生物学作用。随着现代分析技术的快速发展, 越来越多的类胡萝卜素得以发现和利用。该文通过对植物类胡萝卜素的提取、分离纯化、含量测定和结构鉴定等方面的最新研究进展进行系统阐述, 以期为植物类胡萝卜素的有效开发利用提供技术支撑。     

植物叶色形成调控机制研究进展

彩叶植物具有色彩鲜艳、观赏期长等特点,有助于提高城市绿化的观赏性。叶绿素、类胡萝卜素和花青素等天然色素的含量变化使叶片产生绿色、黄色、白色和紫红色等颜色,3种色素在光反应、响应生物和非生物胁迫中发挥重要作用。本文对影响叶绿素、类胡萝卜素和花青素生物合成途径遗传调控和外部环境因子综述,为解释叶片呈色机制提供理论基础。现有研究表明,光(光周期、光照强度及光质)、温度、干旱和盐等环境因子及激素变化均会刺激HY5、PIFs、DELLA等转录因子和结构基因转录,同时甲基化、乙酰化等染色质修饰和miRNAs、lncRNAs等转录后表观遗传修饰也会直接或间接调控3种色素生物合成途径基因的表达。虽然目前3种色素生物合成途径已较清晰,但有关彩叶林木3种色素代谢与环境信号、体内激素的具体调控模式仍有待进一步研究。未来可构建彩叶植物杂交群体和种质资源库,并利用基因组、转录组、蛋白组、代谢组和表型组等多组学技术为创制彩叶新种质提供可能。