拟南芥和作物中维生素C生物合成与代谢研究进展

维生素C（vitaminC,Vc）是动植物体内含量较为丰富且发挥着重要功能的小分子物质。该文综述了近年来以模式植物拟南芥为实验材料研究Vc生物合成和代谢取得的进展,并对作物中类似的研究进行了概述。总结的信息对于在作物中进一步开展Vc合成与代谢研究并通过分子育种提高作物的抗逆性和营养价值具有参考意义。     

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。     

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.     

拟南芥色氨酸与吲哚乙酸生物合成的研究进展

拟南芥色氨酸生物合成途径的研究已逐成为植物分析生物学家了解植物基因结构和表达调控最主要的模式系统之一。到目前为止,编码拟南芥色氨酸合成途径的七种酶蛋白的基因已经全部被克隆,并进行了不同程度的分子生物学研究。长期以来,色氨酸一直被认为是生长素吲哚乙酸乙酸（ＩＡＡ）生物合成（从头合成）的前体物,但近年来人们发现生长素的非色氨酸途径可能是其在植物中生物合成的主要途径,植物在不同的发育阶段可能采用不同的方     

高等植物维生素C和维生素E代谢调控

维生素C和维生素E是植物自身合成的抗氧化剂,对植物发育具有重要调控作用。本文对近年来高等植物维生素C和维生素E合成途径、代谢调控、关键酶基因的克隆和转化进行了论述,分析两种维生素之间的相互作用,对该领域未来的研究方向进行了展望。     

植物果实中维生素C合成代谢及其基因表达研究

维生素C(Vitamin C),又名抗坏血酸（Ascorbate acid,AsA）,是生物体中具有多效功能的必需化合物。整理了植物果实中维生素C的生理功能以及其中参与维生素C合成的L-半乳糖途径、D-半乳糖醛酸途径、L-古洛糖途径、肌醇途径和维生素C循环途径,并分析了相关基因的功能和表达。对参与维生素C合成与循环的16个基因：PMI、PMM、GMP、GME、GGP、GPP、GalDH、GLDH、GalUR、MIOX、GuLDH、MDHAR、DHAR、AO、APX、GR,及其在维生素C代谢途径中的作用进行了综述。植物果实中维生素C合成代谢途径多样,关键基因的表达会在不同程度上影响其合成代谢,了解植物果实中维生素C合成代谢及相关基因的功能和表达,可为生产富含维生素C的转基因水果和蔬菜奠定基础。     

作物淀粉生物合成与转基因修饰研究进展

淀粉是高等植物中碳水化合物的主要贮藏形式 ,也是粮食作物产品的最主要成分。淀粉虽然都由直链淀粉和枝链淀粉组成 ,但在不同作物中两者的比例和枝链淀粉结构的存在很大差异。现已明确 ,直链淀粉是在颗粒结合淀粉合成酶 (granule boundstarchsynthase,GBSS)催化下合成的 ,而枝链淀粉是四种酶共同作用的结果 ,它们分别是腺嘌呤 -葡萄糖焦磷酸化酶 (ADP glucosepyrophosphorylase ,AGP) ,可溶性淀粉合成酶 (solublestarchsynthase ,SSS) ,淀粉分枝酶 (starchbranchingenzyme ,SBE)和脱分枝酶 (starchdebranchingenzyme ,DBE)。一方面 ,在不同作物中 ,这些酶本身存在多种形式 ,如在玉米胚乳中 ,AGP有大亚基和小亚基之分 ,SBE又可分BE1,BEIIa ,BEIIb 3种 ,SSS也可分为SSI和SSIII(或SSIIa)两种 ,而DBE也有异淀粉酶 (isoamylase)和限制性糊精酶 (pullu lanase)两种。另一方面 ,控制特定酶的基因 ,在不同作物甚至在同一种作物的不同品种中也可能存在不同的复等位基因 ,如籼稻和粳稻的GBSS分别由蜡质基因Wxa 和Wxb 控制 ,两者编码的GBSS活性差异显著。此外 ,环境条件也可通过影响基因的转录使酶的含量或催化性能发生变化。迄今 ,国内外已获得多种马铃薯和水稻的转基因材料 ,对淀粉合成进行修饰 ,试图培育优质品     

拟南芥色氨酸与吲哚乙酸生物合成的研究进展

拟南芥色氨酸生物合成途径的研究已逐渐成为植物分子生物学家了解植物基因结构和表达调控最主要的模式系统之一。到目前为止,编码拟南芥色氨酸合成途径的七种酶蛋白的基因已经全部被克隆,并进行了不同程度的分子生物学研究。长期以来,色氨酸一直被认为是植物生长素吲哚乙酸（ＩＡＡ）生物合成（从头合成）的前体物,但近年来人们发现生长素合成的非色氨酸途径可能是其在植物中生物合成的主要途径。植物在不同的发育阶段可能采用不同的方式合成ＩＡＡ。     

维生素C生物合成相关脱氢酶研究进展

维生素C是一种人体必需的维生素,在食品制药等领域拥有巨大的市场。工业上维生素C主要以微生物发酵生产的2-酮基-L-古龙酸为前体,然后通过内酯化反应获得。微生物发酵中,山梨糖途径和葡萄糖酸途径因为转化率高一直是研究的热点。文中从维生素C生物合成相关脱氢酶的角度阐述了:山梨糖途径和葡萄糖酸途径中关键脱氢酶在定位、底物谱、辅因子和电子传递上的特点;山梨糖途径和葡萄糖酸途径中面临的主要问题和改造策略等。最后讨论了维生素C生物合成中山梨糖途径和葡萄糖酸途径可能的研究方向。     

产油微生物油脂生物合成与代谢调控研究进展

自然界中少量微生物在适宜条件下产生并贮存质量超过其细胞干重 2 0 %的油脂 ,具有这种表型的菌种称为产油微生物。产油微生物利用可再生资源 ,得到的微生物油脂与植物油脂具有相似的脂肪酸组成 ,有的还含有丰富的多不饱和脂肪酸 ,具有广阔开发应用前景。简要介绍了产油微生物的种类和代谢特点 ,较详细地阐述了微生物产油机制和代谢调控途径的最新研究进展 ,并对微生物油脂研究的未来发展方向提出了初步见解     

拟南芥反应调节因子研究进展

反应调节因子是His_Asp磷酸转移信号传导途径的重要组分。它通过在保守的Asp残基上接受由感受器转移而来的磷酸基团对下游基因进行调控,以对环境刺激作出反应。在高等植物拟南芥中已经发现14种反应调节因子,它们可分为A,B两种亚型。在结构上,B亚型反应调节因子的B盒序列和较长的C末端延伸使其具有转录因子的作用;在表达特性上,A亚型反应调节因子的转录受细胞分裂素和硝酸盐诱导;在生化特性上,A亚型反应调节因子具有磷酸化酶活性,而B亚型反应调节因子可能是AHPs的磷酸提供者。     

拟南芥反应调节因子研究进展

反应调节因子是His_Asp磷酸转移信号传导途径的重要组分。它通过在保守的Asp残基上接受由感受器转移而来的磷酸基团对下游基因进行调控 ,以对环境刺激作出反应。在高等植物拟南芥中已经发现 1 4种反应调节因子 ,它们可分为A ,B两种亚型。在结构上 ,B亚型反应调节因子的B盒序列和较长的C末端延伸使其具有转录因子的作用 ;在表达特性上 ,A亚型反应调节因子的转录受细胞分裂素和硝酸盐诱导 ;在生化特性上 ,A亚型反应调节因子具有磷酸化酶活性 ,而B亚型反应调节因子可能是AHPs的磷酸提供者     

拟南芥TAG1基因对脂类合成调控作用的研究进展

三酰甘油（TAG）是真核生物中能量贮存的最主要形式。植物中贮存的三酰甘油是食用油类和工业用油的主要来源。TAG1基因的表达产物甘油二酯酰基转移酶（DGAT）能够调控三酰甘油的合成。as11是TAG1基因突变获得的脂类代谢相关突变体。该文概述了拟南芥（Arabidopsis thaliana）突变体as11的生物学特征及TAG1基因对脂类合成调控的最新进展。     

拟南芥TAG1 基因对脂类合成调控作用的研究进展

三酰甘油(TAG)是真核生物中能量贮存的最主要形式。植物中贮存的三酰甘油是食用油类和工业用油的主要来源。TAG1基因的表达产物甘油二酯酰基转移酶(DGAT)能够调控三酰甘油的合成。as11是TAG1基因突变获得的脂类代谢相关突变体。该文概述了拟南芥(Arabidopsis thaliana)突变体as11的生物学特征及TAG1基因对脂类合成调控的最新进展。     

拟南芥核苷糖转换相关基因研究进展

核苷糖是植物细胞壁多聚糖合成时的活化底物.综述了近年来拟南芥核苷糖转换相关基因的克隆及功能分析等方面的研究进展.使人们能够深入认识核苷糖转换酶在植物生长发育中的重要作用,并且为人工改造植物细胞壁提供了理论依据.然而,对核苷糖转换酶的转录调控和代谢调节等方面研究还有待加强.     

Indole Glucosinolate Biosynthesis Limits Phenylpropanoid Accumulation in Arabidopsis thaliana

Plants produce an array of metabolites (including lignin monomers and soluble UV-protective metabolites) from phenylalanine through the phenylpropanoid biosynthetic pathway. A subset of plants, including many related to Arabidopsis thaliana, synthesizes glucosinolates, nitrogen- and sulfur-containing secondary metabolites that serve as components of a plant defense system that deters herbivores and pathogens. Here, we report that the Arabidopsis thaliana reduced epidermal fluorescence5 (ref5-1) mutant, identified in a screen for plants with defects in soluble phenylpropanoid accumulation, has a missense mutation in CYP83B1 and displays defects in glucosinolate biosynthesis and in phenylpropanoid accumulation. CYP79B2 and CYP79B3 are responsible for the production of the CYP83B1 substrate indole-3-acetaldoxime (IAOx), and we found that the phenylpropanoid content of cyp79b2 cyp79b3 and ref5-1 cyp79b2 cyp79b3 plants is increased compared with the wild type. These data suggest that levels of IAOx or a subsequent metabolite negatively influence phenylpropanoid accumulation in ref5 and more importantly that this crosstalk is relevant in the wild type. Additional biochemical and genetic evidence indicates that this inhibition impacts the early steps of the phenylpropanoid biosynthetic pathway and restoration of phenylpropanoid accumulation in a ref5-1 med5a/b triple mutant suggests that the function of the Mediator complex is required for the crosstalk.     

蔗糖调节拟南芥花青素的生物合成

为了探讨糖在花青素合成过程中的调节作用,采用蔗糖和其代谢糖（葡萄糖 和果糖）组合处理拟南芥幼苗.实验结果表明,60 mmol/L蔗糖处理显著提高拟南芥 幼苗的花青素、还原糖含量,并上调花青素合成相关基因（CHS, FLS-1, DFR, LDOX, BANYULS）的转录,对叶绿素含量和UGT78D2基因的转录无影响;20 mmol/L 葡萄糖+20 mmol/L果糖处理,对花青素、叶绿素和还原糖的含量无影响,对花青素 合成相关基因转录影响不一;20 mmol/L蔗糖+20 mmol/L葡萄糖+20 mmol/L果糖处 理后,花青素和还原糖含量介于前两个处理之间,也上调花青素合成相关基因的转 录;但和蔗糖处理组相比,上调UGT78D2基因转录,下调FLS-1基因转录.在不同处 理组之间,花青素含量变化和还原糖含量变化趋势相同,有可能糖在调节花青素 合成的同时也调节还原糖含量.因此,蔗糖既可以通过蔗糖特异信号途径,也可以 和其代谢糖通过其他途径共同调节拟南芥花青素的生物合成.     

过量表达GLOase导致转基因拟南芥中维生素C含量和抗逆能力提高

L-古洛糖酸-1,4-内酯氧化酶（L-gulono-1,4-lactone oxidase,GLOase）是维生素C合成途径中最后一步关键酶,小鼠（Musmusculus）编码GLOase的gulo基因转化拟南芥（Arabidopsis thaliana）的转基因株系中维生素c含量最高为5．74μmol·g^-1（FW）,是野生型的3．46倍、转p2301空载体对照的3．19倍。30％聚乙二醇（PEG-6000）模拟干旱胁迫的不同时间梯度中,幼苗期转基因拟南芥丙二醛含量低于同样处理下野生型和对照组拟南芥。不同NaCl浓度的盐胁迫下,转基因拟南芥在子叶期比野生型、对照组平均根长更长、侧根发育更好;幼苗期莲座叶长势更好、丙二醛含量更低。结果显示过量表达GLOase的转基因拟南芥在维生素c含量提高的同时,抗胁迫能力有所增强。