过表达丹参GGPPS研究丹参酮类的生物合成途径

丹参酮是药用植物丹参(Salvia miltiorrhiza)中具有较强生物活性的脂溶性二萜醌类化合物,是目前国际上广泛认可的有效治疗心脑血管疾病的天然药物之一.本研究通过分析过表达萜类生物合成途径中的牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合酶(GGPPS)的转基因丹参,发现丹参酮类化合物与叶绿素具有共同的上游生物合成途径,而下游途径因组织的特异化而不同,从而生成不同的代谢产物.通过对丹参毛状根外施两个萜类生物合成途径的抑制剂Lovastatin和Fosmidomycin,在处理6周丹参酮积累达到稳定时测定丹参酮的含量,探明了丹参酮类的生物合成主要是通过质体中的MEP途径来完成,而非胞质中的MVA途径.本研究为丹参酮类的代谢生物学及合成生物学研究提供了证据和基础.     

基于组学的丹参酮生物合成途径新基因CYP71D375克隆和功能研究

丹参酮能有效治疗心脑血管疾病,其生物合成途径解析是国内外研究热点,其中CYP450氧化酶超家族的关键修饰作用最受关注.基于药用模式植物丹参的基因组及转录组数据分析,本研究克隆到一个新的CYP450氧化酶编码基因,命名为SmCYP71D375,全长1515 bp,编码504个氨基酸,差异表达分析显示,该基因在丹参的根及根周皮部位显著高表达,与丹参酮合成和积累的部位一致,推测其催化丹参酮的生物合成.进一步构建RNAi转基因毛状根体系,通过化学检测及代谢组学分析发现抑制SmCYP71D375的基因表达导致羟基丹参新酮、丹参新酮、隐丹参酮、丹参酮ⅡA等含量显著降低,证实SmCYP71D375在丹参体内催化丹参酮的生物合成.本研究为解析丹参酮的生源途径提供新思路,对植物高氧化次生代谢产物合成途径研究具有重要示范意义.     

紫杉醇生物合成途径中相关酶的研究进展

抗癌新药紫杉醇是具有萜类环状结构的一种重要次生代谢产物 ,研究紫杉醇的生物合成对于通过基因工程手段提高紫杉醇的产量 ,解决目前资源紧缺造成的巨大供求矛盾具有重要意义 ,这就需要对紫杉醇生物合成途径中催化各步反应 (尤其是关键步骤 )的酶以及编码这些酶的基因有个全面的了解。对近年来紫杉醇生物合成途径中相关酶的研究进行了综述 ,大部分酶及相关基因已被分离、克隆 ,但还有一些酶及相关基因没有发现 ,有待继续深入研究。     

植物芪类合成途径相关酶、基因和调控机制研究进展

植物芪类化合物,是一类具有抗菌植保作用的次生代谢产物,因具有抑菌、抗氧化、抗肿瘤等多种生物活性而越来越受到重视。本文对植物芪类生物合成途径中涉及到的相关酶、基因和代谢调控机制的研究现状和应用系统生物学研究芪类生物合成途径的相关酶、基因的方法进行综述,并讨论了芪类生物合成相关酶、基因研究的重要意义和应用,以期为调节芪类产量、满足药用保健需求及植物防御、作物品质改良提供帮助。     

纳米银胁迫对甘西鼠尾草毛状根生长及丹参酮积累的影响

目的：采用穿心莲水提液制备纳米银颗粒（AgNPs）处理甘西鼠尾草（Salvia przewalskii）毛状根,探讨AgNPs胁迫对毛状根生长、丹参酮含量和丹参酮生物合成途径关键酶基因表达水平的影响,探寻促进丹参酮生物合成与代谢的新方法。方法：利用不同质量浓度的AgNPs(0 mg/L、50 mg/L、75 mg/L、100 mg/L)处理甘西鼠尾草毛状根,测定毛状根生物量;利用HPLC法测定3种丹参酮类（隐丹参酮、丹参酮Ⅰ、丹参酮ⅡA）活性成分含量;采用qRT-PCR检测不同处理时间丹参酮生物合成途径关键酶基因HMGR、DXR、CPS相对表达水平。结果：甘西鼠尾草毛状根鲜重随AgNPs处理浓度的升高逐渐降低,各处理组干重相比对照组无显著变化;丹参酮类成分含量随AgNPs浓度增加持续升高,100 mg/L AgNPs处理能使隐丹参酮、丹参酮Ⅰ、丹参酮ⅡA大量积累;与对照组相比,100 mg/L AgNPs显著上调丹参酮合成途径HMGR、DXR、CPS基因的表达,在处理24 h时分别达到最高水平。结论：穿心莲水提液制备纳米银颗粒对甘西鼠尾草毛状根生长具有一定的抑制作用,高浓度AgNPs胁...     

油橄榄类黄酮生物合成相关酶的研究进展

类黄酮是酚类代谢物的一大亚组,其生物合成属于苯丙素代谢途径的分支,它们广泛分布在整个植物界。不仅在植物中有极其重要的生理、生化和生态功能,而且对动物的生物活性及提供营养等方面做出重要贡献。油橄榄叶、果实、根都富含类黄酮,具有重要研究价值。本研究综述了油橄榄类黄酮生物合成途径相关酶(CHI,CHS,F3H,DFR,FLS,FNSI,LAR,F3'H,F3',5'H)的底物特异性和功能性区域,分析总结了编码这些酶的基因在不同物种间的序列相似性和在不同组织的表达特异性。这对深入研究植物类黄酮生物合成相关酶的结构和功能,基因的克隆、表达和调控以及对油橄榄类黄酮生物合成途径相关酶的研究具有参考价值。     

植物脂肪酸的生物合成与基因工程

植物脂肪酸既具重要生理功能,又有巨大食用和工业价值。其生物合成途径较为复杂,涉及乙酰_CoA羧化酶、脂肪酸合成酶、脂肪酸去饱和酶和脂肪酸延长酶等一系列酶。近年来,对脂肪酸生物合成途径进行了大量研究,克隆出许多相关基因,初步阐明了脂肪酸合成规律,并在此基础上开展了利用基因工程技术调控脂肪酸合成研究,取得可喜进展。本文详细介绍了植物饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸和超长链脂肪酸的生物合成与基因工程研究的新结果。     

植物脂肪酸的生物合成与基因工程

植物脂肪酸既具重要生理功能,又有巨大食用和工业价值。其生物合成途径较为复杂,涉及乙酰－ＣｏＡ羟化酶、脂肪酸合成酶、脂肪酸去饱和酶和脂肪酸延长酶等一系列酶。近年来,对脂肪酸生物合成途径进行了大量研究,克隆出许多相关基因,初步阐明了脂肪酸合成规律,并在此基础上开展了利用基因工程技术调控脂肪酸合成研究,取得可喜进展。本文详细介绍了植物饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸和超长链脂肪酸的生物合成与基因工程研究的新结果     

麦角碱生物合成途径中酶学及相关基因研究进展

简要介绍了麦角碱(ergot alkaloids)的化学、药理学及生物合成方面的相关知识．综述了近年来麦角碱生物合成途径中酶学和相关基因方面的研究进展以及它对麦角碱生产的影响,探讨了麦角碱生物合成途径方面的研究方向和发展前景。     

紫杉醇生物合成的研究进展

本文对近年来研究紫杉醇的生物合成及生物合成途径中关键酶的进展进行了评述。目前紫杉醇的生物合成途径已经基本明了,其生物合成途径中环化酶的基因已经克隆成功。在分子及基因水平上大量生产紫杉醇的曙光已经出现。     

干旱胁迫下丹参数字基因表达谱分析

丹参是中国传统大宗药材,具有重要的药用价值,但其品质受干旱胁迫影响较大,而对丹参响应干旱胁迫的应答机制尚不明确。本研究基于数字基因表达谱技术,对干旱胁迫处理后的丹参植株cDNA文库进行了差异基因表达谱分析。分析结果表明,共有5 740条基因受干旱胁迫诱导差异表达,其中1 143条表达上调,4 597条表达下调。Gene Ontology (GO)功能显著性富集分析表明,干旱胁迫应答基因的生物学功能主要集中在催化活性和结合活性中。Pathway显著性富集分析结果表明,上调基因显著富集在黄酮生物合成途径、核糖体途径、苯基丙酸类生物合成途径、半胱氨酸蛋氨酸代谢途径和植物激素生物合成等途径,下调基因则主要富集在鞘糖脂的合成途径、糖胺聚糖降解途径、卟啉代谢和叶绿素代谢途径上。随机抽取9个差异表达基因进行实时荧光定量PCR验证,其结果与EDG检测结果一致。本研究的分析结果有助于进一步了解丹参响应干旱胁迫的分子机制,为干旱应答功能基因的筛选奠定基础。     

紫杉醇生物合成的研究进展

本文对近年来研究紫杉醇的生物合成及生物合成途径中关键酶的进展进行了评述。目前紫杉醇的生物合成途径已经基本明了,其生物合成途径中环化酶的基因已经克隆成功。在分子及基因水平上大量生产紫杉醇的曙光已经出现。     

SmGGPPS2对丹参酮合成的影响

香叶基香叶基焦磷酸合酶(GGPPS)是植物二萜类次生代谢物合成过程中的重要调控位点。在药用模式植物丹参(Salvia miltiorrhiza)中, GGPPS基因家族成员SmGGPPS2的生物学功能及其在丹参酮有效成分合成过程中的作用尚不明确。分别在丹参植株中过表达和RNA干涉SmGGPPS2基因, 并对转基因丹参中丹参酮含量和丹参酮合成相关基因表达量 以及转基因植物生理指标进行检测, 结果表明, 过表达SmGGPPS2株系中的丹参酮IIA和铁锈醇等脂溶性成分含量高于野生型; RNA干涉SmGGPPS2株系中的丹参酮IIA和铁锈醇等脂溶性成分含量均低于野生型。调节表达SmGGPPS2后, 丹参株系中SmHMGR1和SmCPS1等多个关键酶基因的表达都呈现明显的变化。此外, 调节表达SmGGPPS2还影响丹参植株抗性。以上结果表明, SmGGPPS2在丹参酮等萜类物质的合成中起重要的调控作用。     

三叶木通转录组分析及三萜皂苷生物合成途径关键酶基因的发掘

为了解三叶木通(Akebia trifoliata(Thunb.)Koidz.)的三萜皂苷合成途径及其关键酶,本研究对其花、叶、根、茎进行转录组测序,组装获得了57.25 Gb数据,含140 859个unigenes,序列平均长度为1350 bp。KEGG代谢通路富集结果显示,517个unigenes参与三萜皂苷合成相关的3条代谢途径,其中415个unigenes编码三萜皂苷生物合成途径的19个关键酶。对三萜皂苷生物合成过程中的关键酶角鲨烯环氧酶(SE)进行序列分析和同源建模,发现其具有保守的底物结合结构域。将三叶木通茎与花、叶、根的基因表达水平进行比较,发现茎与根相比较其上调基因数目最多,其中295个差异表达基因(DEGs)与三萜皂苷生物合成途径相关。     

维药新塔花(Ziziphora bungena)zbHDS基因克隆及组织表达分析

对维药新塔花(Ziziphora bungena)萜类化合物生物合成途径中,关键酶1-羟基-2甲基-2-(E)-丁烯基-4-二磷酸合成酶HDS基因克隆,进行组织表达特异性分析,为研究新塔花萜类化合物生物合成途径与基因调控提供基础。结合新塔花转录组数据库,根据编码区序列设计引物,通过RT-PCR方法对Z. bungena基因HDS (zbHDS)的编码区cDNA进行克隆,对其进行相关生物信息学分析,通过Real-Time进一步分析其组织表达特异性。RT-PCR扩增了一个长2 465 bp的zbHDS (登录号:MG065856)基因片段,含一个2 229 bp的开放阅读框,编码742个氨基酸。进化树分析结果显示,与丹参(Salvia miltiorrhiza)具有较近的亲缘关系。Real-Time PCR结果显示zbHDS基因在各器官中均有表达,在茎和叶中表达量较高,根和花中表达量相对较低。本研究首次从新塔花中克隆HDS基因并获得其编码区序列,zbHDS基因具有组织表达特异性,为进一步研究新塔花中萜类化合物生物合成途径提供数据支持。     

天然产物的生物合成专刊序言

天然产物是创新药物、食品、香料和日化产品等的重要来源,和人民的健康生活息息相关.近年来,随着现代生物学技术和天然产物化学技术的发展和融合,天然产物生物合成研究得到了迅猛的发展.一批天然产物的生物合成途径被解析,许多天然产物生物合成相关的途径酶与后修饰酶被挖掘和功能表征.进一步,这些参与天然产物生物合成的途径酶编码基因被...     

丹参遗传转化体系建立及应用研究进展

丹参(Salvia miltiorrhiza Bunge)是我国一种传统的大宗中药材,主要活性成分丹参酮和丹酚酸被广泛用于治疗心脑血管等疾病。建立高效、稳定的遗传转化体系,对丹参进行定向改良,为丹参酮和丹酚酸类成分工业化生产及丹参药材产量与质量提高提供了可能。本文结合国内外的研究,对丹参遗传转化方法进行了系统总结,从外植体、培养基、菌液浓度等影响丹参遗传转化因素方面进行综述。对近5年丹参遗传转化研究的关键酶基因和转录因子进行归纳,并对未来的研究重点进行了展望。     

葡萄花色苷的生物合成

文章介绍葡萄花色苷的生物合成途径,及与其相关酶的种类、结构基因和调节基因的研究进展,并对今后这一领域需要进一步研究的问题作了展望。     

基于丹参基因组的COI1基因抗虫与次生代谢调控功能研究

本草基因组学极大地推动了药用植物分子育种、次生代谢网络调控和品质成因等研究的进程.本研究基于本草基因组学,从模式药用植物丹参(Salvia miltiorrhiza Bunge)基因组中克隆丹参COI1(SmCOI1)基因并初步分析其蛋白特征及表达模式.利用RNAi技术获得丹参COI1沉默株系(iCOI1).抗虫性检测结果显示,与对照相比iCOI1株系叶片损伤指数上升,对昆虫咬噬耐受性减弱;同时,抗性相关基因WKRY70和NPR1的表达量在iCOI1株系中显著降低.进一步检测iCOI1株系中主要次生代谢产物合成与积累情况,结果表明iCOI1株系中迷迭香酸、丹酚酸B、隐丹参酮及丹参酮ⅡA的含量较野生型显著降低,其生源合成途径中的关键酶基因C4H,RAS,HCT,HMGR,GGPPS,CPS,KSL,CYP76AH1的表达量较野生型显著下调,且与丹参COI1的沉默显著正相关.上述结果表明,丹参COI1基因参与调控丹参抗虫性及主要次生代谢产物合成和积累过程.本研究为丹参抗性研究和次生代谢过程调控提供理论依据,也为优质高产药用植物品种选育奠定了基础.     

紫杉醇的生物合成途径和参与催化的酶

通过了解紫杉醇生物合成途径和途径中的催化酶 ,特别是催化限速步骤的关键酶以及这些酶的编码基因 ,从而从分子水平对该途径实施人工操纵 ,将是发展先进的生物工艺大量生产紫杉醇的前提。文章介绍了紫杉醇生物合成途径和催化酶类的研究进展 ,并简略讨论了紫杉醇生物合成研究领域所面临的问题