植物戊糖磷酸途径及其两个关键酶的研究进展

戊糖磷酸途径是植物体中糖代谢的重要途径,主要生理功能是产生供还原性生物合成需要的NADPH,可供核酸代谢的磷酸戊糖以及一些中间产物可参与氨基酸合成和脂肪酸合成等.葡萄糖-6-磷酸脱氢酶和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶是戊糖磷酸途径的两个关键酶,广泛的分布于高等植物的胞质和质体中.本文综述了植物戊糖磷酸途径及其两个关键酶的分子生物学的研究进展,讨论了该途径在植物生长发育和环境胁迫应答中的作用.     

植物戊糖磷酸途径及其两个关键酶的研究进展

戊糖磷酸途径是植物体中糖代谢的重要途径,主要生理功能是产生供还原性生物合成需要的NADPH,可供核酸代谢的磷酸戊糖以及一些中间产物可参与氨基酸合成和脂肪酸合成等。葡萄糖-6-磷酸脱氢酶和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶是戊糖磷酸途径的两个关键酶,广泛的分布于高等植物的胞质和质体中。本文综述了植物戊糖磷酸途径及其两个关键酶的分子生物学的研究进展,讨论了该途径在植物生长发育和环境胁迫应答中的作用。     

金针菇戊糖磷酸途径的关键基因表达分析

生物细胞主要依靠戊糖磷酸途径(pentose phosphate pathway, PPP)产生还原力,该途径也是细胞内各种单糖分子相互转变和不同结构糖分子合成的重要方式。PPP途径能够在生物的不同生长发育或代谢活动中发挥重要的作用。本研究基于金针菇单核体菌株W23基因组数据,使用KEGG数据库注释了与金针菇PPP途径相关的22个基因。进一步结合生物信息学分析手段,研究了两个限速酶:葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(Glucose-6-phosphate 1-dehydrogenase, G6PDH)与6-磷酸葡糖酸脱氢酶(6-phosphogluconate dehydrogenase,6PGDH)基因结构,并利用金针菇不同发育时期的不同组织转录组数据,分析了这两个限速酶编码基因的表达模式。结果表明,两个基因编码蛋白均具有行使其功能的保守结构域,定位在细胞质中,包含多个磷酸化位点。G6PDH系统发育分析表明该基因较为保守,进化与物种分类地位相一致。基因g6pdh与6pgdh的表达量呈高度正相关(相关系数为0.99),两个基因在菌丝阶段的表达量均高于子实体阶段,并且在菌盖中表达量高于菌柄,显示了PPP途径在金针菇不同发育阶段的活跃程度。本研究能够为金针菇生长和发育过程研究提供理论参考。     

红豆杉悬浮细胞放大培养的细胞生长与紫杉醇合成动力学

研究了在Murashige&skoog s(MS)和 6 2号两种不同的培养基中 ,红豆杉细胞悬浮细胞从摇瓶到 1 0L机械通气搅拌式反应器放大培养过程中细胞生长与紫杉醇合成动力学 .结果表明 :尽管在不同的培养条件下 ,细胞生长曲线均呈现“S”型 .紫杉醇在延迟期与指数生长期中基本上没有积累 ,而且随着培养规模的增大 ,紫杉醇的含量逐渐降低 .进一步对各级放大培养的细胞生长 ,比生长率与胞内外紫杉醇合成量进行分析 ,发现MS利于细胞生长但不利于紫杉醇合成 ,而 6 2号则相反 .根据此文的结果 ,提出了红豆杉细胞培养条件的优化和大规模细胞培养生产紫杉醇应采取的策略     

稀土元素对红豆杉细胞悬浮培养及紫杉醇合成的影响

研究了在250mL摇瓶中,不同浓度的硝酸镧、硫酸铈铵、硝酸亚铈3种稀土化合物对细胞生长及紫杉醇分泌和释放的影响。结果表明,在培养初期加入稀土元素。3种不同稀土化合物对细胞生长影响强弱不同,但趋势相似,均使细胞的延迟期缩短。1ppm的Ce^4 促进细胞生长的效果最明显。细胞干重第17d达到10.9g/L。在指数期加入稀土元素。10ppmCe^3 刺激细胞生长的效果最明显,细胞干重最高值达到11.5g/dL,比对照高1.5g/L,而10ppm的La^3 抑制细胞的生长。经稀土元素处理后,细胞胞内和胞外紫杉醇含量都有大幅度的提高,其中以10ppmCe^3 处理,胞外紫杉醇释放率最大,达37.7%。     

超声波对红豆杉悬浮细胞生长及紫杉醇释放的研究

分析了超声波对中国红豆杉悬浮细胞培养的生长,紫杉醇合成及释放的影响,细胞对不同强度及作用时间的超声波反应不同,用38kHz,120s的超声强度处理悬浮细胞,紫杉醇胞外释放率由对照的10％左右提高到40－50％,总产量提高了47％,超声波处理植物细胞,提供了在保持细胞生长的前提下有效刺激胞内次生代谢物的简易操作方法。     

内生真菌培养液对东北红豆杉细胞生长及紫杉醇合成的影响

产紫杉醇的内生真菌(Fusarium mairei)先培养在B5液体培养基中, 然后制备成内生真菌培养液。在东北红豆杉(Taxus cuspidata)细胞悬浮培养的不同阶段(5、10和15天), 用不同剂量的内生真菌培养液(2、4和6 mL)分别进行处理。结果表明,在用4 mL内生真菌培养液处理的植物细胞中可获得最高的紫杉醇产量(5.88 mg.L-1)与释放率(67%), 分别是对照的1.9 倍与5.6 倍。添加时间方面, 在植物细胞培养周期的第5天添加4 mL内生真菌培养液, 可获得最佳效果, 紫杉醇产量与释放率分别为6.1 mg.L-1与75%, 分别是对照的2倍与6.8倍。与其它诱导子相比, 4 mL内生真菌培养液不仅可提高紫杉醇的释放率, 而且不会引起东北红豆杉细胞膜的明显伤害, 说明内生真菌发酵液激活了紫杉醇主动运输过程中的相关酶类。     

内生真菌培养液对东北红豆杉细胞生长及紫杉醇合成的影响

产紫杉醇的内生真菌（Fusarium mairei）先培养在B5液体培养基中,然后制备成内生真菌培养液。在东北红豆杉（Taxus cuspidata）细胞悬浮培养的不同阶段（5、10和15天）,用不同剂量的内生真菌培养液（2、4和6mL）分别进行处理。结果表明,在用4mL内生真菌培养液处理的植物细胞中可获得最高的紫杉醇产量（5.88mg·L^-1）与释放率（67%）,分别是对照的1.9倍与5.6倍。添加时间方面,在植物细胞培养周期的第5天添加4mL内生真菌培养液,可获得最佳效果,紫杉醇产量与释放率分别为6.1mg·L^-1与75%,分别是对照的2倍与6.8倍。与其它诱导子相比,4mL内生真菌培养液不仅可提高紫杉醇的释放率,而且不会引起东北红豆杉细胞膜的明显伤害,说明内生真菌发酵液激活了紫杉醇主动运输过程中的相关酶类。     

遮光对南方红豆杉生长及紫杉醇含量的影响

通过设计1年以上的长期遮光处理,对南方红豆杉(Taxus chinensis var.mairei)当年生幼苗、3年生和5年生幼株的生长及5年生幼株不同遮光处理后针叶中紫杉醇和其前体(10-脱酰基巴卡丁Ⅲ)含量进行了测定.结果表明,光照是影响红豆杉幼苗和幼株生长的一个重要环境因子,当年生南方红豆杉幼苗必须在荫蔽环境下才能保证高的成活率和健康的生长态势,对于3龄红豆杉幼株,全光照下,50%左右的红豆杉幼株死亡,对于5龄南方红豆杉植株,30%遮光率下有利于其健康生长;5年生南方红豆杉幼株全光照处理下的植株针叶中紫杉醇和10-脱酰基巴卡丁Ⅲ含量高于其他光照条件下的植株.南方红豆杉幼株针叶紫杉醇和10-脱酰基巴卡丁Ⅲ的最佳积累光照条件与其最适宜的生长发育光照环境并不完全平行.     

红豆杉细胞悬浮培养中不同添加物对细胞生长和紫杉醇合成的影响

采用正交实验检测红豆杉（Ｔａｘｕｓ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ（Ｐｉｌｇｅｒ）Ｒｅｈｄ．）细胞悬浮培养中水杨酸、Ｄ－果糖、甘露醇和硫酸镧对细胞生长和紫杉醇（ｔａｘｏｌ）积累的影响。添加１０ｇ／ＬＤ－果糖,可使细胞的鲜重和干重明显增加;添加６０ｇ／Ｌ甘露醇使细胞的鲜重和干重明显减少;１ｍｇ／Ｌ水杨酸仅使细胞鲜重增加,对干重影响不明显;硫酸镧对细胞生长无明显影响。单独添加这４种物质,紫杉醇含量均下降,同时添加     

茉莉酸甲酯对中国红豆杉胚性细胞紫杉醇生物合成的影响

紫杉醇(taxol)是一种复杂的二萜类生物碱,最初是从红豆杉类(Taxus)植物的树皮中分离出来的。紫杉醇作为具有广谱抗肿瘤活性的药物而得到广泛的临床应用,成为当今世界上有效的抗癌药物之一,但其天然资源十分稀少,解决其药源问题就显得非常重要。目前,普遍认为采用红豆杉细胞悬浮培养生产紫杉醇是很有希望的途径之一。而提高红豆杉细胞生长速率以及细胞中紫杉醇的含量是实现细胞悬浮培养生产紫杉醇的两个关键因素,笔者研究了茉莉酸甲酯(methyl-jasmonate,简称MJ)在红豆杉细胞培养中的代谢调节作用。茉莉酸甲酯是茉莉属(Jasminum)中的素馨花…     

前体物对红豆杉培养细胞中紫杉醇生物合成的影响

本文报道了添加７种紫杉醇前体物／调节物后,红豆杉（Ｔ．ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ（Ｐｉｌｇｅｒ）Ｒｅｈｄ）ＴＣ１５８细胞系的反应,在红豆杉细胞悬浮培养２５天时,分别加入不同浓度乙酸钠,苯甲酸钠,Ｌ－苯丙氨酸,甘氨酸,丝氨酸、α－蒎烯,松节油。试验结果表明,各前体物对红豆杉细胞生长无明显影响,均不同程度地促进了紫杉醇的合成。     

红豆杉细胞悬浮培养生产紫杉醇研究进展

介绍了近年来由红豆杉细胞培养生产紫杉醇领域取得的进展,其中特别介绍了由紫杉醇生物合成途径及其代谢酶类的研究发展而来的用基因工程方法改良细胞系,为提高紫杉醇产量而采取添加前体物质,诱导子,抑制子等方面的研究。     

抑制剂促进紫杉醇生物合成的初步研究

研究了５－甲基－ＤＬ－色氨酸（５－ＭＴ）,丙二酸钠等１１种代谢抑制剂对红豆杉悬浮培养细胞生长和紫杉醇生物合成速率的影响,筛选取５－ＭＴ等３种对紫杉醇生物合成有促进作用的抑制剂,抑制剂在稳定期添加剂红豆杉细胞生长无强烈的抑制作用。更有利于紫杉醇的生物合成,各抑制剂与前体和真菌诱导协同作用提高增产效果,增产大小依次为５－ＭＴ,马来酸和丙二酸钠,其中５０ｍｇ·Ｌ＾－１５－ＭＴ使紫杉醇含量提高近１０倍,１     

南方红豆杉组织培养及紫杉醇的产生

南方红豆杉茎段愈伤组织在不同基本培养基及激素组合的培养基上,其平均鲜重生物量具显著差异,而干重生物量无差异。适宜浓度的ＮＡＡ可以取代常用的、但致癌活的２,４－Ｄ。     

前体、诱导子及抑制剂对细胞培养生产紫杉醇的调节作用

研究了前体、诱导子和抑制剂对中国红豆杉细胞培养生产紫杉醇的影响。结果表明 ,它们之间的协同作用对提高紫杉醇的产量有显著影响。其中向培养基中加入 30mg/L 3 甲基 2 丁烯 1 醇 ,2mmol/L苯甲酸钠 ,10mg/L氯化氯胆碱 (CCC) ,10 0 μmol/L茉莉酸甲酯 (MJ) ,0 1mmol/L丝氨酸 (Ser)可以使紫杉醇含量增加 1141 1%。     

桔青霉诱导子对红豆杉培养细胞中紫杉醇生物合成的影响

在红豆杉培养红胞中,桔青霉诱导子促进紫杉醇的合成。将培养６－７ｄ的桔青霉菌丝体的粗提物,以５０μｇ碳水化合物／ｍｌ培养液的浓度加入到处于指数生长期末期的红豆杉培养细胞中,诱导子促进紫杉醇合成的作用最大。高压灭菌处理２０－９０ｍｉｎ,不影响诱导子的活性。     

茉莉酸甲酯对紫杉醇生物合成的诱导作用

本文采用分裂素自养型中国红豆杉细胞株 ,研究了在细胞悬浮培养过程中茉莉酸甲酯 ( MJ)对紫杉醇生物合成的诱导作用。结果表明 ,以乙醇为 MJ助溶剂时 ,MJ的诱导作用以剂量为 2 0 0 μmol/L于继代培养开始时加入为最佳 ,此时紫杉醇产量较对照组提高 71.2 %。以吐温为 MJ助溶剂时 ,MJ的诱导作用以剂量为 10μmol/L于继代培养 d2 0加入为最佳 ,此时紫杉醇产量较对照组提高 2 80 .7%。此外 ,本文对 MJ的诱导作用机理进行了探讨。     

红豆杉细胞与赤霉菌交互诱导对红豆杉细胞紫杉醇含量的影响

在赤霉菌培养过程中加入红豆杉细胞诱导物,再用此赤霉菌诱导悬浮培养的红豆杉细胞。与未受植物来源物质作用的单向诱导相比,该交互诱导使红豆杉细胞的紫杉醇含量提高5倍,交互诱导的效果受诱导物的各类的影响,其中,诱导物是红豆杉细胞壁和赤霉菌细胞壁时,交互诱导效果最好。     

从中国红豆杉细胞培养物中分离鉴定紫杉醇

中国红豆杉(Taxus chinensis(Pilger．)Rehd)细胞在培养过程中合成了紫杉醇,我们利用固液分离、大孔吸附树脂吸附富集、有机溶剂萃取、硅胶柱层析、低压硅胶柱层析、重结晶等方法,从中国红豆杉的细胞培养物中分离纯化了紫杉醇,用多种核磁共振波谱方法(^1H NMR,^13C NMR,DEPT,^1H-^1H-COSY,NOESY,HMQC,HMBC)结合质谱(FABMS),红外光谱、紫外光谱等方法鉴定了它的化学结构,证明与源于天然红豆杉植物材料提取的紫杉醇为同一物质。