利用高山红景天培养细胞生物转化外源酪醇生产红景天甙的研究

高山红景天（ＲｈｏｄｉｏｌａｓａｃｈａｌｉｎｅｎｓｉｓＡ．Ｂｏｒ．）培养细胞中,甙元酪醇在细胞生长静止期大量积累,而此时糖基化反应的效率很低,因而红景天甙（ｓａｌｉｄｒｏｓｉｄｅ）产量较低。考虑到培养细胞中酪醇葡萄糖基转移酶的活性在指数生长期达到最高,考察了在指数生长期添加外源酪醇生物转化生产红景天甙的可能性,并探讨了酪醇添加浓度、添加方法及细胞密度对酪醇转化率及红景天甙产量的影响。结果表明,细胞在酪醇浓度为１ｍｍｏｌ／Ｌ的培养基中培养２４ｈ后可使酪醇转化率达到９５％;过高的酪醇浓度（＞３ｍｍｏｌ／Ｌ）对细胞生长及酪醇转化率都有明显抑制作用;通过较低浓度酪醇的３次重复添加,可使细胞密度为６ｇＤＷ／Ｌ、１２ｇＤＷ／Ｌ及１８ｇＤＷ／Ｌ的培养物中的红景天甙产量分别达到１３２０ｍｇ／Ｌ、１７４０ｍｇ／Ｌ和１９８０ｍｇ／Ｌ。     

红景天甙的生物合成及其关键代谢酶研究

红景天甙是红景天属植物的主要药效成分,是一种很有前途的环境适应药物,具有抗疲劳、抗衰老、抗微波辐射、抗病毒及抗肿瘤等特异功效,尤其在军事、航天、运动及保健医学上具重要应用价值,近年来备受关注。本文在介绍了红景天属植物的开发利用价值及资源现状的基础上,重点探索了红景天甙生物合成的可能途径。认为其甙元酪醇是经由莽草酸途径合成,再由UDP葡萄糖基转移酶（Glucosyltransferase）催化葡萄糖和酪醇合成红景天甙,而红景天甙又可能在β-D-葡萄糖苷酶作用下降解为甙元酪醇和葡萄糖。文章阐述了参与红景天甙代谢的上述两个关键酶的研究现状及前景。     

超临界CO2萃取红景天中红景天苷、苷元酪醇的研究

采用超临界CO₂ 萃取法和乙醇常温浸提法相比较, 研究从红景天中提取红景天苷、苷元酪醇的工艺条件, 结论是:采用超临界CO₂ 萃取法能萃取出红景天生药中红景天苷的1.2%, 提取率不高, 但该方法能萃取出80%的苷元酪醇, 萃取液中苷元酪醇的相对含量可达45.68%;乙醇常温浸提法能将红景天苷、苷元酪醇同时有效萃取, 且得率较高, 但是萃取液中两物质相对含量较低, 进一步分离纯化将有难度。本研究结果表明, 将超临界CO₂ 萃取法和乙醇常温浸提法有效结合, 可实现两物质的有效分离, 推进红景天有效成分的产业化进程。     

高山红景天细胞悬浮培养中红景天甙生物合成代谢的调控：Ⅰ …

探索了高山红景天细胞培养中红景天甙生物合成的途径,认为甙元酪醇是红由莽草酸途径的。在此基础上研究了酪醇,Ｌ－酪氨酸与Ｌ－苯丙氨酸三种前体加入对就天甙生物合成的调控作用。结果表明,酪醇,酪氨酸等前体易被酚氧化成褐色,用与前体浓度为１：１的ＶＣ来防止褐化效果显著;     

代谢工程改造大肠杆菌合成羟基酪醇

羟基酪醇是重要精细化学品,作为天然抗氧化剂被广泛应用于食品、医药领域.利用合成生物学技术生产羟基酪醇具有重要意义.本文克隆并功能鉴定了来源于大肠杆菌Escherichia coli BL21的羟化酶编码基因HpaBC,结果表明该酶的两个亚基均能成功表达并能催化酪醇生成羟基酪醇.通过CRISPR-Cas9技术将由tac启...     

群体感应动态调控促进大肠杆菌合成酪醇

酪醇是一种多酚类天然产物,广泛应用于化工、医药和食品等领域。目前大肠杆菌(Escherichia coli)从头合成酪醇存在发酵菌体密度低和产量低等问题。为此,本研究将前期获得苯丙酮酸脱羧酶突变体ARO10F138L/D218G与不同来源的醇脱氢酶融合表达,最优组合ARO10F138L/D218G-L-YahK酪醇产量达到1.09 g/L。为进一步提高酪醇产量,敲除了4-羟基苯乙酸竞争途径关键基因feaB,使酪醇产量提高了21.15%,达到1.26g/L。针对酪醇发酵菌体密度低的问题,通过群体感应系统动态调控酪醇合成途径,减轻酪醇对底盘细胞的毒性作用,缓解生长抑制,使其产量提高了33.82%,达到1.74 g/L。在2 L发酵罐中,群体感应动态调控工程菌TRFQ5的酪醇产量达到4.22g/L,OD600值达到42.88,分别较静态诱导表达工程菌TRF5提高了38.58%和43.62%。本研究应用基因敲除技术,阻断了酪醇合成竞争途径;同时结合群体感应动态调控策略,减轻了酪醇毒性对底盘细胞的生长抑制,从而有效地提高了酪醇产量。本研究对其他高毒性化学品的生物合成具有良好的借鉴和应用价值。     

非水相介质中β-葡萄糖苷酶催化合成红景天甙的研究

本文探讨了在非水相介质中酶催化逆水解反应合成红景天甙的新方法,研究了非水相反应体系、酪醇浓度、D-葡萄糖浓度、反应时间、pH值对β-葡萄糖苷酶催化酪醇和D-葡萄糖合成红景天甙的影响,优化了酶法合成红景天甙的条件,使其转化率达到了17．7％,即7．39g/L,远远高于米曲霉整体细胞催化的产量（0．7g／L）。该方法可望应用于其它具有生理活性糖苷类化合物的高效酶促合成,具有潜在的应用价值。     

高山红景天年龄与根部红景天甙含量的关系

对1998年8月和1999年7月采自吉林省长白山自然保护区内共14个天然居群和人工栽培于黑龙江省大兴安岭的高山红景天的年龄和根部红景天甙含量的关系进行了研究。高山红景天的年龄根据其根茎上芽磷痕的数量判断。结果表明,人工栽培的高山红景天的年龄与其根部红景天甙的含量呈显著正相关,而长白山自然保护区内自然生境下的高山红景天,其根部的红景天甙含量与年龄的正相关性则较弱。     

高山红景天细胞悬浮培养中红景天甙生物合成代谢的调控 Ⅰ:前体的影响

探索了高山红景天(Rhodiola sachalinensis A.Bor)细胞培养中红景天甙生物合成的途径,认为甙元酪醇是经由莽草酸途径生成的。在此基础上研究了酪醇、L-酪氨酸与L-苯丙氨酸三种前体加入对红景天甙生物合成的调控作用。结果表明,酪醇、酪氨酸等前体易被多酚氧化酶氧化成褐色,用与前体浓度为1:1的V。来防止褐化效果显著;浓度为0.5mmol/L的酪醇,酪氨酸及苯丙氨酸在细胞培养15d时添加,使红景天甙含量由0.336％分别提高到1.43％、1.11％、0.85％。     

高效液相色谱法测定红景天根中红景天甙的含量

建立了一种高效液相色谱法测定红景天根中红景天甙的含量。色谱柱为Hypersil—C18（5μm,150mm×4．6mm）,甲醇-水为流动相,梯度洗脱,柱温25℃,在250nm波长处检测。研究结果表明：红景天甙的检测限为50μg/L,线性范围为4—40mg／L,回归方程为Y=5．6348X-4．0931,r=0．9996,加样回收率为98．05％。方法操作简便、快速、准确。     

Production of Salidroside Through Biotransformation of Exogenous Tyrosol in Rhodiola sachalinensis Cell Suspension Cultures

In Rhodiola sachalinensis A. Bot. cell cultures, low yields of salidroside was supposed to be associated with the low efficiency of glucosylation reaction at the stationary phase of cell growth, when large amounts of the substrate, aglycon tyrosol, were accumulated. Considering the activity of tyrosol glucosyhransferase being the highest at the exponential growth phase, the author added exogenous tyrosol into the cultures at this time so as to produce salidroside through biotransformation. The effects of tyrosol concentration, the way of tyrosol addition as well as the cell density on the transformation rate and salidroside yield were investigated. It was found that the transformation rate attained 95 % after cells were incubated in the medium containing 1 mmol/L tyrosol for 24 h. Excess high concentrations of tyrosol in medium ( > 3 mmol/L) caused inhibition of transformation rate and cell growth. By 3 repeated additions of tyrosol in low concentrations, the salidroside yields of 1 320 mg/L, 1 740 mg/L and 1 980 mg/L to the cell densities of 6 g DW/L, 12 g DW/L and 18 g DW/L were obtained respectively.     

保健食品中红景天甙含量测定及其稳定性研究

测定保健食品中红景天甙的含量以控制产品质量。采用十八烷基硅烷键合硅胶柱;以乙腈-水（1：9）为流动相,流速为1.0mL／min,检测波长为280nm。结果表明红景天甙在0．4—4．0μg范围内呈线性关系,平均回收率（n=6）为98．96％（RSD=1.16％）。该方法简便、准确、重现性好,可用于保健食品中红景天甙的质量控制。     

Rewiring central carbon metabolism for tyrosol and salidroside production in Saccharomyces cerevisiae

Metabolic engineering of Saccharomyces cerevisiae for high-level production of aromatic chemicals has received increasing attention in recent years. Tyrosol production from glucose by S. cerevisiae is considered an environmentally sustainable and safe approach. However, the production of tyrosol and salidroside by engineered S. cerevisiae has been reported to be lower than 2 g/L to date. In this study, S. cerevisiae was engineered with a push-pull-restrain strategy to efficiently produce tyrosol and salidroside from glucose. The biosynthetic pathways of ethanol, phenylalanine, and tryptophan were restrained by disrupting PDC1, PHA2, and TRP3. Subsequently, tyrosol biosynthesis was enhanced with a metabolic pull strategy of introducing PcAAS and EcTyrA^M53I/A354V. Moreover, a metabolic push strategy was implemented with the heterologous expression of phosphoketolase (Xfpk), and then erythrose 4-phosphate was synthesized simultaneously by two pathways, the Xfpk-based pathway and the pentose phosphate pathway, in S. cerevisiae. Furthermore, the heterologous expression of Xfpk alone in S. cerevisiae efficiently improved tyrosol production compared with the coexpression of Xfpk and phosphotransacetylase. Finally, the tyrosol yield increased by approximately 135-folds, compared with that of parent strain. The total amount of tyrosol and salidroside with glucose fed-batch fermentation was over 10 g/L and reached levels suitable for large-scale production.     

HPLC法测定红景天居群中红景天苷的分布式样

本文以HPLC法作为测定红景天苷的方法,调查红景天苷在红景天不同种、不同居群中的分布式样。实验中采集不同种、同种不同居群、同居群不同个体的红景天样品,进行红景天苷的含量测定。结果表明红景天苷在不同红景天中分布差异较大,同种不同居群间多型性、居群内及个体间多态性显著。HPLC比法简便、快速、准确、重复性好,适用于研究红景天苷在药用红景天居群中的分布。     

狭叶红景天愈伤组织中红景天甙含量及相关代谢酶活力的研究

室温下分别对狭叶红景天的茎和叶进行愈伤组织诱导,在24C和4C进行继代培养,测定其苯丙氨酸解氨酶、肉桂酸-4羟化酶和酪氨酸解氨酶的活性,并利用高效液相色谱法测定其红景天甙含量。结果表明：培养温度和愈伤组织的外植体来源均影响红景天甙的含量和3种代谢酶的酶活力;在24C和4C温度条件下,相同外植体来源的愈伤组织叶中和相同培养温度条件下的茎和叶2种不同来源外植体的愈伤组织中,红景天甙含量和3种代谢酶活力之间均存在显著性差异。     

氮素营养水平对高山红景天生长和红景天苷含量的影响

在温室中采用砂培法以4种氮素营养水平(1．75、3．50、7．00和14．00mmol／L)培养移栽的高山红景天,50d后测定了生长状况和根的红景天苷含量。株高、全株生物量、地上部分生物量随氮水平的增加而增加,而根生物量、根冠比则随着氮水平的增加而降低。在氮水平为7mmol／L左右时,高山红景天根中红景天苷的含量和产量最高,而低氮水平和高氮水平均不利于红景天苷的积累。     

红景天苷生物、化学和生物催化合成的分子理论及应用

红景天苷是红景天属植物的主要活性成分之一,研究红景天苷的高效合成具有重要的科研和应用价值。本文全面概述近年来合成红景天苷的研究状况,主要包括生物合成途径、化学合成途径、生物催化合成途径。对生物合成途径中红景天苷的代谢合成途径、关键酶及基因、实践现状进行了分析;总结了以Koenigs-Knorr法为理论基础的化学合成的研究进展;对具有广泛发展前景的体外生物催化合成状况进行了理论与实践的概述。通过对这些合成方法的展望,为人们了解合成红景天苷的研究现状、进一步深入研究提供参考。