蓝藻光驱固碳合成糖类物质的技术研究进展*

糖类物质在食品、医药、日化、发酵领域有着广泛应用,对人类健康和社会发展有着重要意义。发展新型糖类物质合成技术有利于解决传统植物生物质“采集-炼制”产糖模式所面临的高成本、长周期、时空限制等风险和问题。蓝藻是一类重要的光自养微生物,也是极具潜力的新型微生物光合平台,发展蓝藻光驱固碳产糖技术有望实现二氧化碳向特定糖类产物的一站式定向转化,实现糖类物质合成的模式变革。糖类物质本身在蓝藻天然光合代谢网络中发挥重要作用,特别是卡尔文循环、糖原代谢、相容性物质代谢等几个重要生理模块的运转都是以不同糖类物质的转化来驱动的;而合成生物技术的发展又为光合产糖网络重塑和扩展注入了新的驱动力,在产品类型、合成模式及生产效率上显著提升了蓝藻光驱固碳产糖技术的发展和应用潜力。针对蓝藻光驱固碳产糖技术的发展应用,从模式、策略、产物等不同维度总结了相关进展和风险挑战,并对其未来前景和方向进行了展望。     

柠檬烯和红没药烯的微生物代谢工程

柠檬烯和红没药烯均为植物天然产物,分别属于单萜类和倍半萜类化合物,能够预防和治疗癌症等多种疾病。以其作为前体物,还可以转化合成多种具有高附加值的工业产品,例如药品、保健品、化妆品及生物燃料等。目前柠檬烯和红没药烯的工业生产主要是通过植物提取法实现的,但从植物组织中提取柠檬烯和红没药烯存在着产物含量低和分离纯化困难等缺点。微生物代谢工程的快速发展为这些植物天然产物的生产提供了一条更具潜力的生物合成路线。利用微生物代谢工程技术构建生产这些有价值的植物天然产物的微生物细胞工厂具有绿色清洁、可持续发展和经济效益好等独特优势。文中系统综述了近年来代谢工程技术在微生物合成柠檬烯和红没药烯过程中的应用进展,包括所涉及的宿主菌株、关键酶、代谢途径及其改造等,并探讨了其未来发展方向。     

植物细胞培养生产天然产物的研究进展

植物细胞培养技术已成为工业化生产天然产物的一条新途径。本文概述了植物细胞悬浮培养和固定化植物细胞系统生产天然产物的研究进展,介绍了植物细胞培养的产物,提高产物产量的途径和培养系统等方面的研究动态,讨论了目前存在的问题以及未来的发展趋向。     

几种植物天然产物在化妆品上的应用

植物天然产物在防治皮肤病、增强皮肤活性等方面优势明显,且具有无毒、无害及无副作用等特点,已在化妆品中广泛应用。本文综述了多糖、多酚以及三萜类化合物等3类植物天然产物的功效、作用机理及其在化妆品中的应用和发展前景。     

酵母人工合成细胞生产植物源天然产物北大核心CSCD

植物源天然产物在医疗保健领域有着广泛的应用。目前,生产植物源天然产物的主要方式为从原植物直接提取,但此法面临诸多问题。基于合成生物学的理念,创建酵母人工细胞工厂发酵生产植物源天然产物是一种新的资源获取途径。本文将从植物源天然产物在药物和营养领域的应用前景,发酵法生产青蒿酸的研发历程,部分萜类、生物碱和长链多不饱和脂肪酸的研究进展,以及该领域相关技术前沿4个方面介绍酵母人工合成细胞生产植物源天然产物的近况。     

微藻中的高附加值天然产物与挖掘策略

微藻是一类单细胞的光合自养真核生物,因为生长速度快,油脂含量高,对土地和水资源的要求宽松而被认为是下一代的液体燃料来源。此外,微藻还能够生产多种多样的天然化合物,包括微藻多糖、长链不饱和脂肪酸、色素和生物碱等。与植物中丰富的生物碱研究相比,对微藻中生物碱的研究仍处于起步阶段。微藻中的许多天然产物,通常具有多样性的生物活性,可以作为食品添加剂、营养保健品乃至医药,具有较高的经济价值。本文将简要介绍微藻产生的几类高附加值产品,并就微藻中高附加值天然产物的挖掘策略与规模化培养做简要的探讨。     

蓝藻对UV-B增强的响应与适应

平流层臭氧破坏导致地球表面紫外辐射(主要是UV-B)增强逐渐受到人们重视。由于蓝藻在生态系统中的重要性和在生物进化过程中的特殊性,用于研究UV-B对生物体的影响具有诸多优势。目前国内关于UV-B与蓝藻的研究报道较少,所以本文介绍了近年来国外该领域的相关研究,主要包括UV-B对蓝藻生物量、光合机构以及固氮等方面的影响,同时着重介绍了蓝藻对UV-B的适应策略。     

植物细胞悬浮培养中次生代谢产物积累的研究进展

我国是植物资源最丰富的国家之一。植物的活性成分主要为其次生代谢产物,并大多依赖于天然植物资源中直接提取获得。但由于自然环境的破坏、植物资源的过度开发及其栽培困难等原因,许多天然植物资源正在以惊人的速度消失。为了既能满足社会对植物次生代谢物的需求,又能合理开发利用自然植物资源和保护生态环境,悬浮细胞培养技术为生产药用植物活性成分提供了一条全新途径。但受目的产物含量低的限制,能用悬浮细胞培养技术生产的天然活性物质种类也十分有限。因此,进一步研究植物悬浮细胞培养合成活性成分的高产调控技术具有重要的意义。本文综述了近年来国内外应用悬浮细胞培养技术生产次生代谢产物及调控因素研究进展。     

一种蓝藻质粒DNA的快速检测法

蓝藻(blue-green algae)也称蓝细菌(cyanobacteria),具高等植物型放氧光合作用.蓝藻在原初生产力和固氮方面的重要性已得到充分证明,一些蓝藻的固氮作用与光合放氧过程同在一个细胞中进行.有些蓝藻富含蛋白质,可作为天然的蛋白质来源.蓝藻在环境保护中也有重要意义.正因为如此,近年来蓝藻基因工程蓬勃兴起.       

芳香类天然产物的合成生物学研究进展

植物芳香类天然产物具有重要的药用价值,可制成具有抗菌、抗炎、镇痛、抗氧化、杀虫驱虫、祛痰止咳、安神镇静和抗肿瘤等药效的医药保健用品.然而,由于植物中芳香类天然产物含量较低并且难以提取和纯化,严重限制了其工业化生产及应用.合成生物学和代谢工程技术的发展为天然产物的生产提供了新的思路,可以利用人工微生物细胞工厂来实现多种芳...     

植物β-胡萝卜素羟化酶研究进展

-β胡萝卜素羟化酶是植物类胡萝卜素合成代谢中的关键酶,它催化了植物中β-胡萝卜素经中间产物β-隐黄素合成玉米黄素的过程。β-胡萝卜素羟化酶广泛存在于植物、蓝藻和细菌等生物中,其基因在植物中成对出现,在原核生物中则处于基因簇内。该酶是一种非血红素双铁单加氧酶,分子中有富含组氨酸的模体。多种生物的β-羟化酶基因已被克隆并分别在细菌、蓝藻或植物中表达。玉米黄素能帮助植物抵御胁迫环境,β-隐黄素对癌症等人类疾病有抑制作用。采用基因工程手段改造β-羟化酶基因,将为培养高抗逆性作物和大规模生产β-隐黄素提供新途径。     

光合微生物混菌体系的应用和研究进展

光合微生物与其他异养微生物混菌共培养是近年来的研究热点,该体系弥补了光合微生物纯培养时易染菌、不稳定等缺陷,在污水处理、土壤改善、生物降解有害物质、生产高附加值产物方面拥有广阔的应用前景。文中通过系统总结天然和人工光合微生物混菌体系的研究进展,探究人工构建的光驱动混菌体系的基础理论和应用前景,为进一步利用合成生物学等前沿技术理性改造基于光合微生物的混菌培养系统提供科学依据。     

植物天然产物微生物重组合成研究进展

植物天然产物是小分子药物、营养品、化妆品、香精香料等的主要来源之一,在国民经济中发挥重要的作用。目前植物天然产物主要依赖于植物提取,这种生产方式占用耕地、生长周期长,而且植物活性成分往往含量低、生产成本高。通过解析植物天然产物生物合成途径,在微生物细胞中重构,创建细胞工厂,实现利用可再生原料发酵合成,为植物天然产物的供给提供了新的路线。本文重点介绍了中国科学院天津工业生物技术研究所在萜类、黄酮类、苯丙素类等重要类型植物天然产物微生物重组合成方面的研究进展,简要探讨了当前研究面临的挑战及未来前景。     

《光合生产力的生理生态学》一书简介

M. Monsi和T.Saeki主编的《光合生产力的生理生态学》(Ecophysiology of Pho-tosynthetic Productivity)一书已于1978年由日本东京出版社出版。该书是“JIBPsynthesis”丛书之一,列为第19卷。本书内容反映了在1965—1972年日本参加“IBP”研究中,有关光合物质生产方面的论文共34篇。论文阐述了水稻、小麦、玉米、大豆、甜菜等多种栽培植物和一些天然牧草、树木的光合特性,影响光合作用的环境因子以及光合日变化。深刻地分析了植物的光合作用与光、二氧化碳、温度、水分、风等环境因子之间的关系。同时还介绍了研究植物光合     

存在植物、害虫、天敌之间的他感物质及其功能

植物在漫长的进化过程中,为了保护自己,在与病原菌、害虫及其他食草动物的生存竞争中,产出了萜类、生物碱、类黄酮等多种次生代谢产物。作为天然产物化学的成果,已有许多有关此类代谢产物的研究。1964年Ｅｈｒｌｉｃｈ和Ｒａｖｅｎ发表协同进化概念以来,引起了人们对植物生产的化学物质及其围绕植物的多种生物的作用的兴趣,进而,随着天然物化学技术的进步,各种植物化学成分的分离、鉴定数量增加,如今,主要从被子植物分离鉴定的次生代谢产物已有相当大的数量。现阶段,人们的注意力集中在研究植物在受到微生物、动物等的攻击时,为对抗这种攻击…     

合成生物学在微生物细胞工厂构建中的应用

通过微生物发酵的方法生产大宗化学品和天然产物能够部分替代石油化工炼制和植物提取。合成生物学技术的发展极大地提高了构建微生物细胞工厂生产大宗化学品和天然产物的能力。一方面综述了合成生物学在构建细胞工厂时的关键技术,包括最优合成途径的设计、合成途径的创建与优化、细胞性能的优化;另一方面,介绍了应用这些技术构建细胞工厂生产燃料化学品、大宗化学品和天然产物的典型案例。     

植物源溶藻化合物研究进展

由于硫酸铜等传统杀藻剂在环境中残留期长、选择性差、容易造成二次污染等,因此其应用受到限制。天然产物和以天然产物为基础的化合物由于其环境友好,对有害藻类选择毒性强,因此在有害藻华防治方面受到越来越多的关注。植物是天然溶藻化合物的重要来源之一。近几十年来,从植物代谢产物中发现了各种类型的溶藻化合物,诸如甘油糖脂类、酚类、生物碱和萜类等,从这些天然产物中可能筛选到对有害藻华选择性好、溶藻活性强的杀藻剂。本文对植物源的各类溶藻化合物研究概况进行综述,以促进植物源杀藻剂的研究。     

植物组织培养生物反应器技术研究进展

从植物大规模组织培养的特点、反应器类型和反应器中微环境等方面介绍了生物反应器技术在药用植物微繁殖和天然产物细胞生产中的研究进展。     

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。     

代谢工程改造解脂耶氏酵母合成植物萜类化合物的研究进展

萜类化合物是一类广泛存在于植物中的天然产物,其在食品、药品和化工等多个领域中均有广泛的用途,市场潜力巨大.因此,开发生产萜类化合物等植物天然产物可再生的微生物资源来补充甚至代替原有稀少和珍贵的植物资源,具有重要的理论意义和潜在的应用价值.解脂耶氏酵母是目前使用最广泛的非常规酵母底盘细胞之一.近年来,利用代谢工程及合成生...