植物类萜生物合成途径及关键酶的研究进展

萜类化合物是植物中广泛存在的一类代谢产物,在植物的生长、发育过程中起着重要的作用。植物中的萜类化合物有两条合成途径:甲羟戊酸途径和5-磷酸脱氧木酮糖/2C-甲基4-磷酸-4D-赤藓糖醇途径。这两条途径中都存在一系列调控萜类化合物生成、结构和功能各异的酶,其中关键酶的作用决定了下游萜类化合物的产量。植物类萜生物合成途径的调控以及该途径中关键酶的研究已成为目前国内外生物学领域的一大热点。综述了植物类萜生物合成途径和参与该途径的关键酶及其基因工程的研究进展,并展望了其应用前景。     

水杨酸对菊叶薯蓣中薯蓣皂素生物合成的影响

薯蓣皂素为甾体激素药物合成起始原料,主要来源于菊叶薯蓣等薯蓣属植物的块茎或根状茎,因而关于提高菊叶薯蓣中薯蓣皂素含量的研究有重要意义。利用水杨酸处理菊叶薯蓣的离体植株,研究其对薯蓣皂素生物合成的影响及作用机制。100μmol·L－1的水杨酸处理使薯蓣皂素积累量最大,且提高了叶绿素含量和可溶性糖含量,降低可溶性蛋白含量。半定量 RT-PCR 检测基因表达发现,除了法尼基二磷酸（FPP）基因,水杨酸增强菊叶薯蓣角鲨烯合酶（SQS）基因、甲基戊二酰辅酶 A 还原酶（HMGR）基因、环阿屯醇合成酶（CAS）基因的表达。研究结果为提高菊叶薯蓣中薯蓣皂苷的含量、揭示水杨酸促进薯蓣皂素生物合成的机制等研究提供了基础。     

药用植物天然产物生物合成途径及关键催化酶的研究策略

来源于药用植物的天然产物是现代药物研发和创新的重要源泉.关于药用植物天然产物的传统研究,主要是围绕其提取纯化、化学结构、合成和生物功能展开.随着基因组学、生物信息学、分子生物学、分子遗传学、合成生物学等学科的飞速发展和各学科之间的交叉融合越来越广泛,药用植物的天然产物研究出现了新的机遇.本文针对药用植物天然产物生物合成...     

中藏药环烯醚萜生物合成途径及其关键酶研究

环烯醚萜类化合物广泛存在于自然界之中,是许多中藏药的主要药用成分。研究发现该类化合物具有许多药理活性,如抗炎镇痛作用、保护心血管作用、保肝作用等。结合近年国内外研究,对中藏药中环烯醚萜类生物合成途径及萜类前体、环烯醚萜骨架合成相关的关键酶（HMGR、DXS、DXR、HDR、IDI、GPPS、GES、G10H、10-HGO、IS）与编码基因的研究进行综述,以期为进一步挖掘基因功能,调控活性成分积累,提高药材品质,对中藏药中环烯醚萜类成分进一步开发利用奠定基础。     

薯蓣皂素的节水生产工艺研究

盾叶薯蓣是我国特有的甾体激素类药源植物,其根茎所含的薯蓣皂素是合成多种甾体激素的前体物质。本文在预发酵酸水解的基础上探讨不同盐酸浓度、不同加水量以及不同中和试剂对薯蓣皂素提取率的影响,旨在降低生产过程中的耗水量。实验结果表明:HCL浓度为2.5 mol/L时,薯蓣皂素提取率最大,为2.408%;皂素含量随加水量的减少而减少;最佳的中和试剂为CaO。     

比利时VIB研究所发现木质素生物合成途径的关键酶

2013年8月15日,比利时VIB研究所宣布,在植物细胞壁主要成分之一的木质素生物合成途径中,发现了编码caffeoyl shikimate esterase（CSE）酶的新基因。木质素是在用植物类生物质生产生物燃料过程中提取纤维素糖时的障碍,由于发现了新基因,以更高效率生产生物燃料出现了可能性。     

薯蓣皂素对小麦幼苗抗旱性的影响

用不同浓度的薯蓣皂素喷施处理小麦幼苗叶片,研究薯蓣皂素在干旱胁迫下对小麦幼苗影响。结果表明,喷施一定浓度的外源薯蓣皂素,在干旱胁迫下可保持小麦幼苗叶片相对含水量,提高SOD和POD活性,降低MDA含量,对小麦幼苗抗旱有一定的作用。且薯蓣皂素最佳质量浓度为0.5 mg.L-1。     

光强对盾叶薯蓣生长发育及皂素含量的影响

以生长1年的安姜3号盾叶薯蓣(Dioscorea zingiberensis)为研究材料,用盆栽方法对其进行不同遮阴处理,研究其生长发育、根茎产量和皂素含量等的变化特征.结果显示:(1)全光照下薯蓣植株生长较弱,20%自然光下生长茂盛;随着光照强度的减弱,株高、茎粗、叶片厚度和鲜叶质量都呈先升后降的趋势;自由水含量总体上呈上升趋势,自由水与束缚水的比值呈先升后降趋势;中等遮阴条件下茎分支数最多,叶面积较小,叶宽与叶长的比值也较小;(2)中度遮阴下总叶绿素和叶绿素a含量最大,而叶绿素b随着光强的减弱大致呈先降后升的趋势.(3)随着光照强度的减弱,根鲜重大致呈增加的趋势,根部芽头数量呈先升后降趋势,根部含水量呈先降后升趋势,皂素含量则与之相反.研究发现,不同光照条件下薯蓣根茎鲜重无显著差异,但光照条件对其地上部分和地下部分生物量的分配却有显著影响;安姜3号盾叶薯蓣在40%自然光强下生长发育最好且皂素含量最高.     

药用植物裂环烯醚萜苷类化合物生物合成途径关键酶基因研究进展

裂环烯醚萜苷类化合物是植物体内产生的具有保肝、消炎、降血糖血脂等多重生物活性的次级代谢产物,在临床上应用广泛。该文依据近年来国内外有关裂环烯醚萜苷类化合物生物合成途径及关键酶基因的挖掘与调控机理研究进展,主要对药用植物裂环烯醚萜苷类化合物生物合成途径、关键酶(GPPS、GES、G10H、8HGO、IS、IO、7DLGT、DL7H、LAMT、SLS)与编码基因的研究进展进行综述,为进一步阐明其生物合成途径机制与关键酶调控作用、提高有效活性成分积累、减缓药用植物野生资源紧张等问题提供参考。     

葫芦巴环阿屯醇合酶基因的分离及其对薯蓣皂素合成的影响

以薯蓣皂素合成植物葫芦巴(Trigonella foenum-graecum L.)为材料,从中分离了环阿屯醇合酶基因Tf CAS,并对其序列特征、基因的表达及其对葫芦巴薯蓣皂素生物合成的影响进行了分析。结果显示,该基因全长2271 bp,共编码756个氨基酸;其氨基酸序列与蒺藜苜蓿(Medicago truncatula Gaertn.)、豌豆(Pisum sativum L.)及百脉根(Lotus japonicus L.)环阿屯醇合酶氨基酸序列的同源性分别为94%、91%和89%。利用酵母表达系统对Tf CAS蛋白的生物化学功能进行了验证,结果表明该蛋白能够催化环阿屯醇的合成。进一步利用葫芦巴发根遗传转化体系在葫芦巴中过量表达Tf CAS基因,发现该基因的过量表达大幅提高了Tf CAS的表达,且促进了葫芦巴中β-谷甾醇和薯蓣皂素的生物合成,但与对照相比差异不显著。研究结果表明Tf CAS基因参与了葫芦巴薯蓣皂素的生物合成,但其并非为该合成途径中的限速酶。     

保幼激素生物合成研究进展

保幼激素（juvenile hormone,JH）是存在于昆虫、甲壳动物和部分植物体内的倍半萜类衍生物。在昆虫和甲壳动物体内,保幼激素主要调节变态和生殖活动。在植物体内,则可能作为异株克生物质发挥作用。保幼激素主要通过细胞质内的甲羟戊酸途径（MVA）合成,植物质体内存在萜类合成的1-去氧木糖-5-磷酸途径（DXP）。MVA和DXP途径通过单向质子协同运输系统进行协调,使DXP途径中形成的前体化合物参与MVA途径的倍半萜合成。JH生物合成的主要步骤己基本查明,但与合成相关的酶学研究还较薄弱。生物合成酶的分子生物学是近来研究的热点,相关酶的cDNA克隆已有报道。JH生物合成酶的进一步研究有助于查明JH生物合成调控机制,深化对节肢动物生殖的理解,还可为新型杀虫剂开发提供可能的靶标。     

Homogeneous enzyme immunoassay of diosgenin and its glycosides

Homogeneous enzyme immunoassay has been used as a tool for the determination of diosgenin and its glycosides in plants. Diosgenin antisera was found to inhibit the activity of diosgenin hemisuccinate-horseradish peroxidase conjugate which was reversed by the addition of free diosgenin or its glycosides. The increase of enzyme activity was proportional to the quantity of the hapten over a certain range of hapten concentration. Thus, a minimum of 2.5 micrograms/ml of diosgenin and 11.5 micrograms/ml of diosgenin glycosides could be determined by this method. The results were comparable with those obtained by high-performance liquid chromatography and gravimetric methods.     

硝普钠对香菇多糖代谢及关键酶基因表达的影响

香菇多糖是香菇中特有的生物活性成分。硝普钠在调控食用菌生长方面具有重要影响,但其对香菇生长及多糖合成的影响尚不清楚。本文以香菇新808为研究材料,通过添加不同浓度硝普钠作为外源一氧化氮对新808菌丝的生物量、生长速率、香菇多糖含量、香菇多糖代谢关键酶活性及其表达调控基因相对表达量进行综合研究。结果表明：硝普钠浓度为100 μmol/L可显著提高香菇菌丝生物量,与对照组相比增加了1.61倍;生长速率与对照组无显著差异;香菇菌丝的香菇多糖含量显著提高,为对照组的3.71倍;漆酶、锰过氧化物酶和木质素过氧化物酶活性显著提高,分别为对照组的1.73倍、2.23倍和1.55倍;与多糖合成有关的辅助模块酶基因LENED_010207、碳水化合物结合模块基因LENED_012941和多糖裂解酶基因LENED_004566基因相对表达量有所上调,其中LENED_010207基因上调最明显,而多糖合成关键酶基因UDP-葡萄糖焦磷酸化酶基因(UGP)、葡萄糖磷酸变位酶基因(PGM)与葡萄糖磷酸异构酶基因(PGI)相对表达量均显著下调。在100 μmol/L浓度硝普钠处理下,香菇生物量、多糖含量、多糖代谢关键酶活性及部分多糖合成关键酶的基因相对表达量均显著高于对照组,表明添加适宜浓度的硝普纳能有效地促进香菇多糖的合成,提高香菇多糖的含量。本文为进一步探索香菇多糖的代谢通路提供了理论依据,为选育高多糖含量的香菇新品种提供了新思路,对改进香菇栽培技术有一定的参考意义。     

黄姜中薯蓣皂甙元的提取及定性定量分析

对黄姜中提取的薯蓣皂甙元进行红外和紫外可见波谱扫描,与标准品谱图对比分析,可知提取出的皂甙元与薯蓣皂甙元标准品有相同的结构。用分光光度法测定黄姜中薯蓣皂甙元的含量,以香荚兰醛-高氯酸-冰醋酸的加入顺序,在80℃水浴中加热15min,显色30min后,在542nm处测定吸收值能达到最佳值,最后得出皂甙元含量为2.27%,RSD为1.1%,回收率在97.2%~98.8%之间。     

Characterization of the tunicamycin gene cluster unveiling unique steps involved in its biosynthesis

Tunicamycin, a potent reversible translocase I inhibitor, is produced by several Actinomycetes species. The tunicamycin structure is highly unusual, and contains an 11-carbon dialdose sugar and an α, β-1″,11′-glycosidic linkage. Here we report the identification of a gene cluster essential for tunicamycin biosynthesis by high-throughput heterologous expression (HHE) strategy combined with a bioassay. Introduction of the genes into heterologous non-producing Streptomyces hosts results in production of tunicamycin by these strains, demonstrating the role of the genes for the biosynthesis of tunicamycins. Gene disruption experiments coupled with bioinformatic analysis revealed that the tunicamycin gene cluster is minimally composed of 12 genes (tunA– tunL). Amongst these is a putative radical SAM enzyme (Tun B) with a potentially unique role in biosynthetic carbon-carbon bond formation. Hence, a seven-step novel pathway is proposed for tunicamycin biosynthesis. Moreover, two gene clusters for the potential biosynthesis of tunicamycin-like antibiotics were also identified in Streptomyces clavuligerus ATCC 27064 and Actinosynnema mirums DSM 43827. These data provide clarification of the novel mechanisms for tunicamycin biosynthesis, and for the generation of new-designer tunicamycin analogs with selective/enhanced bioactivity via combinatorial biosynthesis strategies.     

植物萜类化合物的生物合成及应用

萜类化合物是植物中广泛存在的一类代谢产物,在植物生长、发育过程中起重要作用。植物中的萜类化合物有2条合成途径,即甲羟戊酸途径和甲基赤藓糖醇磷酸途径。这2条途径中都存在一系列调控萜类化合物生成、结构和功能各异的酶。植物萜类化合物不仅在植物生命活动中起重要作用,而且具有重要的商业价值,被广泛用于工业、医药卫生等领域。