我国资源植物化学与天然产物化学基础研究的现状与发展

本文从生物活性成分的筛选与分离、植物次生代谢产物生物合成及其分子调控、环境因子对植物次生代谢产物合成和积累的影响、植物体内生菌与植物次生代谢产物的关系等方面介绍了我国资源植物化学与天然产物化学领域基础研究的现状与发展。     

内生菌对植物次生代谢产物的转化

近年研究发现许多药用植物中的活性成分产量低下或副作用大、不利于人体吸收,而内生菌存在于健康植物的组织或器官中,可以对植物次生代谢产物进行转化且具有条件温和、专一有效、收效率高等特点。本文主要对近几年内生菌对植物次生代谢产物转化的研究进行综述和展望,以期为内生菌资源的开发和利用提供参考价值。     

内生菌次生代谢产物提高玉米渗透胁迫抗性的表达谱分析

利用基因芯片技术对10%PEG渗透胁迫下植物内生菌次生代谢产物处理的玉米进行差异基因表达谱分析。结果显示,检测到的差异表达基因共计441个,其中上调表达基因147个,下调表达基因294个,参与21条代谢通路。采用晶芯生物分子功能注释系统V 3.0(MAS)将差异表达基因进行GO功能分类,其中45%基因参与各种生物学过程;18%基因与生成各种细胞组分有关;36%基因编码产物则与执行各种分子功能有关;1%与Gen Bank中功能未知序列相对应。KEGG代谢分析表明差异表达基因广泛涉及基础物质代谢、能量代谢、次生代谢及信号转导途径。表达谱分析结果表明,在渗透胁迫下次生代谢产物对玉米的影响是一个多基因参与、多个生物途径协同调控的过程。     

植物内生菌活性代谢产物最新研究进展

内生菌广泛存在于植物组织中,作为一种新型的微生物资源,具有丰富的物种多样性,也是发掘新型天然活性物质的重要途径之一,有些内生菌还能产生与宿主植物相同或相似的活性成分。因此从植物内生菌中挖掘抗菌尤其抗临床耐药菌、抗肿瘤等天然活性产物不仅为新药的研发提供了新的方向,还能在一定程度上解决传统的天然产物药源——药用植物生长缓慢、资源紧缺等问题。从多个角度概述了近年来国内外报道的植物内生菌次生代谢产物及其来源、生物活性等方面的主要成果和最新进展,以期为植物内生菌活性代谢产物的研究提供参考。     

人参内生菌的多样性及其次生代谢产物

人参是传统的名贵中药材,在医学上有很高的药用价值,同时也是宝贵的自然资源。内生菌广泛存在于健康植物组织内部,是植物微生态系统的重要组成部分,某些内生菌甚至能够产生同原植物相同或相似的活性物质。本文综述了从人参中分离得到内生菌的物种多样性,着重介绍从其内生真菌中发现并得到的次生代谢产物的丰富性并阐述了其在医药及生产生活中的应用前景。     

浅紫灰链霉菌CQ01819及其次级代谢产物的定向发掘

【目的】采用特征次级代谢产物生物合成的保守功能基因探针,定向分离土壤中产生特征次级代谢产物的菌种资源,借助基因转录分析为导向的培养基优化方法,获得目标次生代谢产物。【方法】首先,根据5种特征次级代谢产物保守的合成功能基因设计简并引物,定向从土壤样品中筛选、分离并纯化菌株。然后,以RT-qPCR为指导开展目标产物的发酵培养基优化;最后,对菌株进行发酵,利用多种色谱技术分离纯化目标天然产物,并结合高分辨质谱与核磁共振等技术对所获得的化合物进行结构鉴定。【结果】从土壤中筛选得到了一株AHBA合酶基因和环氧化酶基因均为阳性的链霉菌菌株(编号为CQ01819),根据转录分析优化发酵培养基,最终从该菌株分离纯化得到了含有AHBA结构单元的丝裂霉素C、聚醚类抗生素莫能霉素A和缬吲霉素。【结论】本研究通过菌株的定向分离纯化,筛选得到了产生预期抗生素的浅紫灰链霉菌菌株CQ01819;基于RT-qPCR指导的发酵培养基优化,确定了菌株的发酵条件;获得发酵粗提物后,采用多种色谱整合技术和光谱分析策略,快速分离并鉴定了目标产物。该研究为目标菌种资源的定向筛选、菌株的发酵条件的快速优化和化合物的定向分离提供了较好的参考。     

启动子的选择及优化在酿酒酵母代谢工程中的应用

酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)作为最简单的真核模式生物被广泛应用于生命科学的各项研究中。目前,大多数天然产物的主要生产途径是从原材料中直接提取,该方法效率较低,同时消耗了大量的生物资源,已逐渐被新兴的合成生物学方法所取代。其中通过改造酿酒酵母自身的代谢途径并加入异源代谢途径生产目标天然产物已成为一种高效的资源获取途径。通过对外源基因启动子的优化及改造,调控外源基因在宿主中的表达水平,从而协调宿主自身代谢途径,定向合成目的代谢产物是酵母合成生物学和代谢工程的研究热点。从构建酿酒酵母合成天然产物过程中启动子结构、类型及优化表达的方法进行了综述,为相关研究者利用酿酒酵母作为底盘细胞进行合成生物学的研究提供参考。     

植物内生放线菌多样性及其活性代谢产物的研究进展

植物内生放线菌是一类能与宿主植物长期协同生长且不引起植物感染的特殊微生物.其作为植物内生微生物资源的重要组成部分,不仅分布广泛,资源丰富,绝大部分可产生与宿主植物相同或相似的次生代谢产物,而且这些次级代谢产物往往丰富多样并具有多种生物活性,是寻找和开发新型先导化合物的重要资源,具有重要的研究意义和潜在的应用价值.植物内...     

植物内生菌生物抗菌活性物质研究进展

植物内生菌作为一种新型的微生物资源,分离和确定其代谢产物是一条寻找新型天然活性物质的重要途径。目前为止,许多研究者从不同的植物内生菌中分离到大量具有抗菌活性的新化合物,这些新的化合物被认为是解决日益严重的微生物多重耐药性的希望之一。本文从植物内生菌的多样性、抗菌活性物质多样性及国内内生菌研究进展等多个角度概述了当前有关植物内生菌研究的主要成果和最新进展,以期为植物内生菌相关研究提供借鉴。     

应用基因芯片分析植物内生菌醇提取物处理条件下水稻的基因表达图谱

为探索植物内生菌R(人参)与D(越橘)醇提取混合物RD对水稻的促进生长、增强抗病性的作用机制,采用基因芯片技术对RD处理的水稻基因组进行分析,检测RD处理水稻后差异表达基因。结果显示,检测到差异表达基因1 171个,其中上调表达基因671个,下调表达基因500个。根据基因芯片的试验结果,采用Go注释系统对差异表达基因进行功能注释表明,主要为刺激应答、转录调控、生理功能、结合功能、细胞过程、代谢功能等。代谢途径的变化存在明显差异,表达量上调代谢通路39条,表达量下调代谢途径24条。说明植物内生菌R与D醇提取混合物处理影响水稻性状的表达不是某个基因孤立、单一的作用,而是多方面、多层次共同作用的结果。     

基于超高效液相色谱-电喷雾-质谱、天然产物词典和活性筛选的艾纳香内生真菌次生代谢产物

【背景】植物内生真菌是天然活性小分子的重要来源,但由于种类繁多,导致寻找结构新颖、活性强的化合物非常困难,重复分离已成为制约新型药源小分子发掘的瓶颈。【目的】综合各种技术,快速寻找目标活性次生代谢产物。【方法】通过对菌株分子鉴定、天然产物词典(dictionaryofnatural products,DNP)数据库检索、超高效液相色谱-电喷雾-质谱(ultraperformanceliquidchromatographyquadrupole time-of-flight mass spectrometry,UPLC-QTof-MS)分析、滤纸片法抑菌实验和色谱技术跟踪获得活性单体化合物。运用质谱和单晶衍射技术对化合物结构进行鉴定,96孔板法对单体化合物进行活性评价。【结果】分离鉴定出11株艾纳香内生真菌,筛选出一株各方面表现良好的艾纳香内生菌菌株Diaporthe sp.,从其大米培养基中获得一个单体化合物Cytochalasin H,活性评价显示其对枯草芽孢杆菌具有很好的抑制活性,MIC值为32μg/mL。【结论】将多种筛选技术相结合的方法应用于艾纳香内生真菌活性代谢产物的发掘,为快速寻找活性先导化合物提供了很好的借鉴。     

植物内生菌群落组成及其功能研究进展

植物内生菌是栖居在植物组织内部、以宿主植物代谢物为营养物质的一类微生物。植物内生菌种类丰富,并通过不同的方式定殖在植物体内,与宿主植物互利共生。植物内生菌促进植物的生长发育,通过增强营养物质吸收、与病原菌竞争生态位、在代谢过程中产生抗菌物质以及诱导宿主植物产生抗性等机制,提高宿主植物的抗逆性,并且其群落的组成因生态环境、寄主植物不同部位、生长周期的不同发育阶段而显著不同。人们利用传统组织分离法、高通量测序法以及人工重组生物群落等研究方法对植物与内生菌相互作用进行了深入的研究。本文对植物内生菌群落的组成、内生菌对宿主植物影响的功能研究以及人工内生菌群的构建进行重点阐述,以期为植物内生菌的开发和利用奠定坚实基础。     

植物内生菌增强植物对生物胁迫抗性的研究进展

植物在生长发育过程中因遭遇多种逆境的威胁而出现营养流失、产量大幅下降等问题，而使用传统的化学农药调控植物抗逆作用会对环境造成严重污染甚至危及人类健康，因此需要从天然成分中寻找合适的农药代替品。生活在每种植物体内的内生菌几乎都是植物微生态系统中的天然成分，因其特殊的生态位而可能对植物具有更加积极和直接的影响。然而目前，关于内生菌在提高宿主生物胁迫抗性等方面的作用机制还知之甚少。该文就植物内生菌的来源、多样性和对生物胁迫的抗性展开叙述。首先，总结了植物内生菌传播的主要方式，即水平传播和垂直传播；其次对内生菌种类的多样性以及在植物中的分布多样性进行了归纳与分析；最后，详细阐述了植物内生菌增强植物对生物胁迫应激耐受性(抗致病菌病害、抗虫害)的基本特点与作用机制，即植物内生菌可利用生态位竞争或营养位竞争产生的诱导抗性遏制病原菌感染，或合成抗生素类、生物碱类、几丁质类等次生代谢产物抑制病原菌或线虫的生长，从而防治病虫害。此外，基于内生菌增强植物生物胁迫抗性的研究现状进行了展望，为更加环保的生物防治制剂的开发与利用提供了参考。     

植物内生菌及其次级代谢产物的研究进展

植物内生菌经过与寄主植物长期的协同进化,成为植物内生态系统的重要组成部分,在植物的生长发育、营养吸收、胁迫应激以及产生次级代谢产物等生理生化行为方面具有显著的作用。利用植物内生菌及其次级代谢产物,可以促进农作物的生长发育、提高抗逆性,对于农业生产具有重大的研究意义和应用价值。综述了植物内生菌及其次级代谢产物生理功能及在农业生产中应用的研究进展。对植物内生菌及其次级代谢产物未来的研究重点和应用前景做出展望。     

关于植物内生菌的研究

本文从植物内生菌的起源、定义以及分布特点进行分析。依据现阶段内生菌的多样性和分布、运动性、功能、植物修复的研究成果,分析其代谢产物和本身的活性物质在医药领域、农业领域和基因工程领域具有广泛的发展前景。     

植物内生菌促进宿主氮吸收与代谢研究进展

内生菌与植物共生能够提高宿主的氮吸收与氮代谢水平,这可能是由于内生菌在植物体内引发的多种效应的综合结果.植物内生菌能够通过促进植物根系发育和固氮作用为宿主植物提供更多的无机氮素;能够通过分泌多种胞外酶系如漆酶、蛋白水解酶等使宿主植物更好地利用有机氮素;能够提高宿主氮代谢关键酶如硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)等酶的活性;能够提高宿主植物激素水平和维生素含量从而促进宿主氮代谢;能够通过影响宿主植物氮代谢促进宿主植物分蘖、提高宿主植物叶绿素含量和光合速率等等.综述了国内外关于植物内生菌促进宿主氮代谢的相关报道,归纳了植物内生菌影响宿主氮素吸收与代谢的可能机制,并展望了关于植物内生菌促进宿主氮代谢机制方面的研究方向.     

基于植物内生菌及其次生代谢活性物质多样性的研究

据相关研究表明,植物内生菌属于新型微生物资源,并且种类较多,分布广泛,譬如在最近几年,科学家逐渐发现在植物内生菌中发现了紫杉醇等生物活性物质以及在一些产物中还发现了与次级代谢产物中相同的产物,因此对临床研究具有重要价值和潜在价值。对此研究的主题为:基于植物内生菌及其次生代谢活性物质多样性的研究。本为将从植物内生菌的多样性,植物内生菌次生代谢活性物质的多样性等方面进行逐一研究,现将文章综述如下。     

环境胁迫下内生菌与宿主代谢相互作用研究进展

植物体内成分是实时反映其生理状态的最直接指标,是其遭受生物或非生物胁迫应激状态的体现,微生物与植物的共生抗逆亦由代谢的重置与调控得以实现.内生菌可以自身细胞功能或代谢产物调控宿主代谢,其自身可产生独特的、显著区别于宿主的代谢成分参与抗逆;而宿主内环境的长期“驯化”亦可改变内生菌的表型和代谢.较全面地分析了植物与微生物共...     

植物内生菌在食用农产品质量安全与营养品质调控中的研究进展

食用农产品是食品的基础原料,直接关乎人类日常生活和健康,对其质量安全和营养品质调控是农业和食品领域研究的重大课题。植物内生菌是健康植物体内的共生菌,菌体及其代谢产物能对调控植株生长发育以及环境胁迫适应等方面产生重要影响。目前对植物内生菌的研究已渗透到农业生产过程中的各个领域,其应用价值逐渐崭露头角,成为助推农业生产和提升农产品品质的潜在辅助手段,特别在食用农产品质量安全与营养品质调控上具有独特优势。本文就植物内生菌在食用农产品生产过程中产地环境危害物、农药投入品危害物、病虫害以及营养品质指标等调控方面的最新研究状况进行系统综述,并就植物内生菌在食用农产品质量安全与营养品质指标调控研究上的技术瓶颈以及未来可拓展的研究和应用展开探讨,为食用农产品质量安全与营养品质调控领域研究提供最新的有参考价值的文献资料和潜在技术创新思路。     

伞形酮产生菌的构建

【背景】伞形酮为香豆素类化合物,具有较广泛的药用价值,也是重要的工业制品原料。传统的植物提取成本较高,应开发更有效的获取技术。【目的】利用微生物为宿主异源合成伞形酮。【方法】对不同植物来源香豆素类化合物合成基因进行整合;以酿酒酵母为宿主,通过对宿主酪氨酸代谢通路的改造构建表达宿主,进一步将表达基因转化到改造后的宿主中。【结果】获得产伞形酮的酵母菌株,产量为(67.39±4.87)μg/mL。【结论】通过整合生物合成基因可获得香豆素类天然产物表达菌株。