植物纤维素合酶基因研究进展

纤维素合酶催化合成的 β_1 ,4糖苷链构成植物细胞壁中含量最丰富的组份纤维素。植物体中存在着众多纤维素合酶 ,同时还具多种与之相关的纤维素合酶相似蛋白 ,它们组成了一个庞大的纤维素合酶超家族。纤维素合酶的催化机理尚不清楚 ,纤维素合酶相似蛋白的功能更有待于深入研究。本文综述了近年植物纤维素合酶及其相似蛋白编码基因的研究进展。     

植物纤维素合酶基因研究进展

纤维素合酶催化合成的β_1,4糖苷链构成植物细胞壁中含量最丰富的组份纤维素。植物体中存在着众多纤维素合酶,同时还具多种与之相关的纤维素合酶相似蛋白,它们组成了一个庞大的纤维素合酶超家族。纤维素合酶的催化机理尚不清楚,纤维素合酶相似蛋白的功能更有待于深入研究。本文综述了近年植物纤维素合酶及其相似蛋白编码基因的研究进展。     

细菌纤维素合酶的基本特性及作用机理

细菌纤维素是一种天然的生物质高分子聚合物。相较于植物纤维素,其具有更高的纯度和优异的力学性能。有望作为一种绿色的新型高分子材料被广泛应用。细菌纤维素合酶作为合成细菌纤维素的关键酶,其主导细菌纤维素的合成过程。因此,对其合成机理的探索有助于实现细菌纤维素大量生产和广泛应用。本文从细菌纤维素合酶的基本特性出发,综述了菌种筛选、提升产量和合酶的细胞定位等内容;围绕纤维素合酶的作用机理阐述了体外合成方法的影响因素,以及利用该方法探究各亚基相关作用的现状。以此探究细菌纤维素合酶的合成机制,并提出了当前研究中存在的问题。同时,展望了该领域未来的研究方向,以期通过对合成机理的探讨为细菌纤维素的大规模应用提供理论基础。     

植物细胞壁中纤维素合成的研究进展

纤维素是植物细胞壁的主要成分,是植物细胞壁执行生理功能的基础,也是人类生产和生活中必不可少的一类物质。本文对纤维素合成、合成中所需要的酶以及纤维素沉积中微纤丝的作用等方面进行了综述和探讨, 并对纤维素合成的深入研究进行了展望。     

苎麻纤维素合酶BnCesA1高变区蛋白的原核表达与条件优化

高等植物纤维素合酶是含有多个功能结构域的糖苷转移酶,催化合成β-1 ,4葡萄糖苷链,即高等植物细胞壁的重要成分之一纤维素。在同一物种例如在拟南芥中比对纤维素合酶家族各成员的序列信息,发现其蛋白序列中存在两个高变异区域（HVR）,其中第一个HVR靠近NH2端（NHVR）,富含酸性氨基酸。本研究克隆了苎麻纤维素合酶基因（BnCesA1） 的NHVR编码序列,并以正确的阅读框亚克隆至含有6×His接头的pQE-N1原核表达载体,构建了pQE-N1-NHVR重组表达载体。在大肠杆菌BL21（DE3）中表达的重组蛋白His-tag-NHVR经Western-blotting验证后,正交优化得到该蛋白小量表达的最优条件组合为：所挑取的2号菌落在37 ℃下,IPTG的诱导浓度为0.1 mmol/L, 诱导表达4 hr。本研究结果为纯化His-tag-NHVR融合蛋白,制备其抗体及进一步研究苎麻纤维素合酶局部功能或其组织特异性作用打下基础。     

拟南芥纤维素合酶基因时空表达模式与功能预测

纤维素是细胞壁的主要组成成分, 研究纤维素合成可以从源头上解决关于高效降解纤维素的问题。该研究通过综合拟南芥(Arabidopsis thaliana)纤维素合酶基因(AtCESA)家族的进化和芯片表达分析及根据拟南芥全生育期GUS染色结果分析纤维素合酶基因的时空表达模式, 发现拟南芥纤维素合酶基因AtCESA1, 3, 6以及AtCESA4, 7, 8分别参与细胞壁初生壁和次生壁的合成并存在明显的共表达现象。其中, AtCESA1, 3, 6在全生育期表达, AtCESA4, 7, 8主要在根、茎和叶脉等次生壁细胞中表达。AtCESA5和AtCESA6、AtCESA2和AtCESA9以及AtCESA1和AtCESA10等基因对均有基因重复作用。根据AtCESA家族基因表达模式和分子演化关系可以推测, AtCESA5对AtCESA6以及AtCESA9对AtCESA2可能分别存在功能冗余。此外, AtCESA9的表达具明显的组织特异性。上述研究结果为深入认识拟南芥纤维素合酶基因的功能奠定了基础。     

蔗糖合酶在植物生长发育中的作用研究

蔗糖合酶（SuSy）是植物蔗糖代谢的关键酶之一,在植物各组织中普遍存在。SuSy参与了植物体中许多代谢过程,包括淀粉及纤维素的合成,以及碳源的分配等。该酶还可影响植物的抗逆性、种子发育和生物固氮能力,因此,利用SUS基因改良作物品质具有良好的应用前景。对SuSy的性质、基因表达模式及其在植物生长发育中的作用进行综述。     

慈竹纤维素合酶BeCesA4的克隆及功能分析

非木造浆是解决国内纸浆短缺的重要手段。慈竹(Bambusa emeiensis)是我国非木造浆的主要原材料之一,提高慈竹中纤维素的含量能够有效提高竹类造浆的效率。通过前期对慈竹进行的转录组测序分析,挖掘出慈竹中一个与植物中纤维素合酶亚基A(cellulose synthase A,CesA)同源的基因,命名为BeCesA4。结果显示,克隆出的BeCesA4基因编码一个含有982个氨基酸的蛋白质,具备CesA家族的保守结构域;BeCesA4在慈竹快速生长的笋与茎中显著表达;过量表达该基因会使转基因植物出现生物量提升、纤维素含量升高和次生细胞壁加厚等现象。结果表明,BeCesA4的表达量与慈竹茎内纤维素的积累呈正相关。本研究结果为进一步揭示慈竹纤维素合成机制奠定了基础。     

苎麻纤维素合酶基因BnCesA1全长cDNA的克隆与表达分析

苎麻是中国的传统纤维作物,能够生产最长的自然纤维。本研究旨在克隆苎麻纤维素合酶基因BnCesA1全长编码序列,对其表达模式进行分析。以已知的苎麻纤维素合酶基因序列(DQ077190)为基础,设计5’RACE引物,以湘苎三号为材料,得到了BnCesA1的5’端,拼接后得到了BnCesA1的全长序列,并从湘苎三号的cDNA中成功克隆到包括BnCesA1全部编码序列的cDNA序列。扩增得到的BnCesA1基因cDNA为3253bp,编码区3246bp,编码含1082个氨基酸的多肽。通过对这个基因进行核酸序列和蛋白结构域分析表明,BnCesA1和毛果杨、欧美山杨、巨桉、大叶相思等其他物种的纤维素合酶基因都有很高的同源性,根据得到的BnCesA1的5’端设计特异性表达检测引物,分析其在湘苎三号苎麻品种各组织中的表达情况,结果显示BnCesA1在所检测的各组织中均有表达,表达量为茎皮>叶>顶芽>根。本研究首次克隆到苎麻中编码全长蛋白的纤维素合酶基因,并且苎麻BnCesA1在茎皮中高表达提示该基因可能在苎麻韧皮纤维合成中有重要作用。     

芪类化合物及其合成酶的研究进展

芪类化合物,是一种抗菌的植物抗毒素,因其具有抑菌、抗氧化、抗肿瘤等多种生物活性,越来越受到人们的重视。近年来与合成芪类化合物直接相关的芪合酶功能基因也相继在不同植物中被发现,以芪合酶为基础的转基因研究范围也不断扩大。对芪类化合物的生物合成途径、生物活性,芪合酶的结构、功能,以及芪合酶基因和转芪合酶基因的最新研究进展情况进行综述,以期为进一步的研究该类成分及获取相关功能基因而提供科学依据。