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。     

南丰蜜橘β-胡萝卜素羟化酶基因内含子的鉴定和分析

植物β-胡萝卜素羟化酶(简称β-羟化酶)是玉米黄素合成过程中的关键酶。柑橘、拟南芥、大白菜等多种植物β-羟化酶基因都已被克隆。柑橘中合成玉米黄素的中间产物β-隐黄素的含量远远高于其它植物,推测柑橘与其它植物的β-羟化酶基因相比有一些特殊的差异。本研究以南丰蜜橘为材料,克隆了柑橘β-羟化酶全长基因,并对该基因内含子进行定位和分析,结果表明南丰蜜橘β-羟化酶基因具有6个内含子,其中内含子6的长度远大于拟南芥和大白菜中相应的内含子。进一步研究发现内含子6中有两段特殊序列,一段长122 bp,另一段长95 bp。特别是122 bp序列两端具有反向重复序列,全序列中含有许多不同的转录起始原件。二级结构预测其对应RNA二级结构能构形成较稳定的发夹结构。     

天然胡萝卜素开发利用状况和设想

近年来,胡萝卜素的药理作用研究日益深入,大量研究表明胡萝卜素是维生素A的重要来源,具有抗氧化、抗癌、抗辐射、增强免疫力等生理和药用价值。不同植物种类之间和品种之间存在显著差异,通过育种途径来提高植物中胡萝卜素的含量是可行的。提出了开发利用高胡萝卜素含量植物——茶树的设想。     

β-胡萝卜素羟化酶基因过度表达提高拟南芥抗逆性

强光逆境诱导植物组织活性氧的产生和积累 ,导致细胞光氧化破坏 ,存在于膜中的类胡萝卜素则可保护植物组织免受这种破坏。叶黄素循环在强光保护中起着关键作用 ,该循环包含玉米黄质、环氧玉米黄质和堇菜黄素三种类胡萝卜素之间的可逆性互变 ,玉米黄质在玉米黄质环氧酶作用下经环氧玉米黄质转化为堇菜黄素 ,而堇菜黄素在堇菜黄素脱环氧酶催化下经环氧玉米黄质转化为玉米黄质。堇菜黄素在新黄质合酶催化下不可逆转变成新黄质。玉米黄质是在β 胡萝卜素羟化酶催化下由β 胡萝卜素经β 隐黄质转化而来 ,拟南芥该基因在 1 996年首见报道。近日 ,…     

β-胡萝卜素的生物合成与发酵促进剂

本文论述了β－胡萝卜素的生物合成途径及某些发酵助剂对微生物产β－胡萝卜素的影响。据对甘些植物和真菌产生β－胡萝卜素的研究,认为β－胡萝卜素及相关类胡萝卜素是一类自己酰ＣＯＡ开始的次生代谢产物。通过大量的研究实例表明,添加合适的发酵促进剂是提高β－胡萝卜素产量和降低生产成本非常有效的工艺学途径。     

日克隆叶绿素分解基因首获成功

《日经生物技术》１９９９年４月１２日第１１页报道：东京工业大学生命理工学部教授高宫建一郎等小组首次成功地克隆出叶绿素分解酶。这种基因能抑制植物绿化和老化机构。这次克隆的基因是被称为叶绿素分解第一阶段机能的酶—叶绿素酶。今后利用反义技术等如果能抑制叶绿素分解,也许能开发出常绿性植物和由于光合作用时间长而增产的植物。叶绿素酶是１９１０年发现的,但是目前还没有克隆出该基因。成果的详细情况于３月３０日在仙台市召开的日本植物生理学会上发表。以藜科一年生杂草—藜作为提取叶绿素酶的材料。酶纯化后确定了部分氨基…     

一种同时测定十种类胡萝卜素的液相色谱方法的建立

建立了一种同时定量分析叶黄素、玉米黄素、α-隐黄素、β-隐黄素、ε-胡萝卜素、α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、(6R)-δ-胡萝卜素、γ-胡萝卜素、番茄红素10种类胡萝卜素的方法。该方法的色谱条件为：YMC Carotenoid C₃₀(250 mm×4.5 mm,5 μm)色谱柱,柱温(25±1)℃,紫外检测波长450 nm,流速1 mL/min,进样体积10 μL,流动相分别由A1和B1按照不同比例混合制得A相和B相,A相中A1∶B1体积比为9∶1,B相中A1∶B1体积比为1∶9。其中,A1相为97%甲醇-水,含有0.05 mol/L乙酸铵和0.1%(W/V)2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT);B1相为100%甲基叔丁基醚(MTBE),含有0.1%(W/V)BHT,梯度洗脱。在0.5-20 μg/mL范围内,10种类胡萝卜素的质量浓度与峰面积呈良好的线性关系,相关系数(R²)均大于0.995,检出限(LOD,S/N=3)和定量限(LOQ,S/N=10)分别为0.01-1.6 μg/mL、0.2-4.0 μg/mL,且平均回收率在96.2...     

胡萝卜素的极谱行为及测定

近年来发现胡萝卜素有一定的抗癌效应。作为植物的质体色素,除叶绿素外,胡萝卜素的测定也日益引起人们的重视。迄今有关胡萝卜素的分析方法主要采用高效液相色谱法和吸光光度法等。这些方法易受其它组分的干扰,因而需经分离提纯才能进行测定,且灵敏度亦不太高。胡萝卜素的经典极谱法研究,早期曾有一些介绍。但胡萝     

川八角莲的化学成分

川八角莲〔Dysosma veitchii (Hemsl. el Wils.) Fu (Podophyllum V.)〕为鬼臼科植物,我国主要分布在四川、云南、贵州。其根之乙醇提取物显示强的抗癌活性。我们从乙醇提取物主氯仿溶解部份分得三个木脂素:去氧鬼臼毒素(deoxypodophyllotoxin(1),β—足叶草脂素(β-peltatin) (2)和鬼臼毒素(podophyllotoxin) (3);从氯仿不溶部份分到山萘黄素3—β—D—吡喃葡萄糖苷(kaempfcrol 3—β—D—glucopyranoside)。另外,β—谷甾醇、葡萄糖、蔗糖亦从该植物根中分到。     

武汉东湖光合色素与叶绿素a代谢产物的HPLC研究

用高效液相色谱（HPLC）法研究了武汉东湖周年及围隔实验水柱颗粒物色素的组成及变化。共检测到约20种色素,类胡萝卜素含量较高的有硅藻的标志色素岩藻黄素,隐藻的异黄素,蓝绿藻的黄体素,玉米黄素及胡萝卜素。东湖叶绿素a的代谢产物主要为脱植基叶绿素a(全湖年均约占叶绿素a的5%）,而非脱镁叶绿素a或脱镁叶绿酸a。围隔实验结果表明：叶绿素a与总浮游植物（r=0.84)。叶绿素b与绿藻（r=0.77)。岩藻黄素与硅藻（r=0.68),异黄素与隐藻生物量（r=0.83)之间具显著的相关性。表明用HPLC分析色素快速,简捷,是研究浮游植物群落组成及动态变化的有力辅助工具。     

β胡萝卜素基因的克隆

以色列Hebrew大学的研究组从一种分裂藻类中分离出编码八氢番茄红素不饱和化酶的基因(pds基因),并成功地克隆和定序.八氢番茄红素不饱和化酶是控制β胡萝卜素生物合成的酶.如果扩增植物中的pds基因,就有可能使β胡萝卜素(作食品添加剂)的产量提高.β胡萝卜素是维生素A的前体,可作抗氧化剂及着色剂使用.将pds基因导入后,可使果实提早着色,所以能获得上市时间长的果实. 利用pds基因,还可以开发对某些抑制八氢番茄红素不饱和化酶的除草剂有抗性的作物.实际上,目前已获得几株抗这种除草剂的变异株.     

桃果实发育阶段肉色形成与类胡萝卜素的变化分析

为了分析不同肉色类型桃果实发育过程中类胡萝卜素成分的变化特点及其颜色差异形成的因素,选择‘半斤桃’(红肉)、‘图八德’(黄肉)、‘正姬’(白肉)桃品种为试材,采用紫外分光光度计和高效液相色谱法(HPLC)对桃果实类胡萝卜素及其组分含量进行定性定量分析.结果显示:(1)桃果实的主要类胡萝卜素成分为叶黄素、玉米黄素、β-隐黄质、α-胡萝卜素和β-胡萝卜素.(2)随着果实的发育,‘半斤桃’和‘正姬’的类胡萝卜素总含量逐渐降低,而‘图八德’则是先降低后上升,且明显高于前二者;3种类型桃果实的叶黄素均逐渐降低,果实成熟时接近0;玉米黄素呈先降后升的趋势,果实成熟时达到最大值;‘半斤桃’和‘正姬’的β-隐黄质、α-胡萝卜素和β-胡萝卜素呈逐渐下降的趋势,而‘图八德’的β-隐黄质含量先升后微降最后上升、α-胡萝卜素和p-胡萝卜素含量则逐渐增加,且均在果实成熟时达到最大值.(3)‘图八德’成熟果实中的类胡萝卜素总含量达到最大值,其中β-胡萝卜素含量最高,占5个成分之和的75.99％.研究表明,桃果实肉色形成与类胡萝卜素的含量与成分有着紧密的联系,尤其是其中的β-胡萝卜素含量.     

柑橘果皮颜色的形成与类胡萝卜素组分变化的关系

分析了果皮分别为红、橙和黄颜色的柑橘品种“满头红”、“尾张”和“胡柚”果实着色过程中果皮类胡萝卜素组分及含量的变化。结果表明,随着果实的发育和成熟,果皮叶绿素含量下降,α-胡萝卜素、β—胡萝卜素含量逐渐下降直至消失,而β—隐黄质、β-柠乌素、玉米黄质等叶黄素成分含量逐渐上升,果实逐渐褪绿并呈现其特征色泽。“胡柏”果皮中类胡萝卜素总量及其橙、红色类胡萝卜素成分β-隐黄质和β-柠乌素积累少是其颜色淡、呈黄色的主要原因;三种果实的颜色差异并非由于果皮类胡萝卜素总量的差异,而主要是由于果皮不同类胡萝卜素成分组成比例不同。“满头红”以积累红色的β-柠乌素为主,而“尾张”则以积累橙色的β-隐黄质为主。     

高产岩藻黄素的海洋硅藻筛选及光照条件优化

为提高岩藻黄素(Fucoxanthin)提取效率, 对16株海洋硅藻岩藻黄素的检测含量和实际含量进行了分析, 并以一株牟氏角刺藻(Chaetoceros muelleri)为对象, 研究了岩藻黄素与另外两种关键光合色素(即叶绿素a和β-胡萝卜素)的含量及其消长受光强和光质影响的特征。研究结果显示, 不同种或同种不同株的海洋硅藻, 在相同的培养条件、收获时期、提取方法下, 其提取率差异大, 可从不足1%到89.78%; 岩藻黄素的检出含量各异, 从0.03到5.02 mg/g。受不同光照强度[低: 50 μmol/(m2·s); 中: 100 μmol/(m2·s); 高: 200 μmol/(m2·s)和光质(红光、蓝光)]的影响, 岩藻黄素产量呈现不同特征。在低光照强度下, 单位细胞岩藻黄素的含量相对较高。在红光条件下, 岩藻黄素的产量高于蓝光。在相同光强条件下, 岩藻黄素含量随增殖周期变化; 在单色光质条件下, 几种光合色素均在生长平台期后期含量增加。岩藻黄素的含量变化与叶绿素a和β-胡萝卜素的含量及其消长关系密切。研究为筛选藻株、优化硅藻培养条件以累积岩藻黄素提供了参考。     

DNA多型猪肉品种鉴别方法的开发

《日经生物技术》１９９９年６月２１日第１４页报道：农林水产省畜产试验场小组６月１５日宣布,他们开发了ＤＮＡ多型猪肉品种的鉴别方法。这种技术能鉴别猪肉中价格较高的黑毛猪肉。该小组打算８月通过农林水产省的外部团体实用化应用这项技术的黑毛猪肉鉴定服务。作为农林水产省尖端技术产业振兴中心（ＳＴＡＦＦ）与家畜卫生试验场进行的猪染色体分析研究的一环,该小组进行了主要的猪品种鉴别技术的研究开发。并且,由于品种与毛色有关,所以着手研究参与色素细胞的色素合成的黑素细胞刺激激素受体基因（ＭＣ１－Ｒ基因）和根据毛色培…     

同源克隆栀子玉米黄素合成途径酶基因保守区

目的:玉米黄素生物合成途径在植物中高度保守,由7个酶催化步骤组成。本研究从栀子果实中克隆这些酶基因的保守区段。方法:利用简并引物,优化PCR扩增体系和扩增条件,胶回收后进行T-A克隆和测序。结果:成功扩增出八氢番茄红素合成酶(phytoene synthase,PSY)(GenBank accession JQ690895)503bp、八氢番茄红素脱饱和酶(phytoene desaturase,PDS)(Gen-Bank accession JQ690896)544bp、胡萝卜素脱饱和酶(carotene desaturase,ZDS)(GenBank accession JQ690897)611bp、胡萝卜素顺反异构酶(carotene cis-trans isomerase,CRTISO)(GenBank accession JQ690898)567bp、番茄红素β-环化酶(lycopene-β-cyclase,LYC)(GenBank accession JQ690899)745bp和β-环羟化酶(β-ring hydroxylase,β-OHase)(GenBank accession JQ690900)594bp的基因保守区段,序列已经提交GenBank登陆。结论:该研究克隆了玉米黄素合成途径中6个酶基因的保守区段,为今后应用于生物合成途径的遗传操作奠定了基础。     

富含β胡萝卜素重组水稻开发成功

《日经生物技术》2 0 0 0年 1月 31日号 ,第 14页报道 :瑞士公立研究所等成功地开发出富含维生素Ａ前体的基因重组水稻 ,详情见Ｓｃｉｅｎｃｅ杂志 2 0 0 0年 1月 14日号 30 3页。到目前为止已有将维生素Ａ前体———β胡萝卜素合成系基因导入植物的例子 ,但这次报道的是每 1克胚乳的 β胡萝卜素量高达 1.6μｇ ,已接近每 1克 2 μｇ的最终目标 ,论文中刊登了明显的黄色胚乳照片 ,由此看来实用性很强。据麒麟啤酒公司基础技术研究所 (该研究所将一部分用于基因导入的类胡萝卜素合成系基因用于研究 )研究员三氵尺典彦说 :“美国孟山都公司导…     

法夫酵母β-胡萝卜素转化酶(Asy)基因的克隆及可溶性表达研究

[目的]从高产虾青素的法夫酵母(Phaffia rhodozyma) 7B12菌株中克隆β-胡萝卜素转化酶基因(β-Carotene converting enzyme gene,asy),并将该基因在大肠杆菌(Escherichia coli)中进行可溶性表达,为深入研究该酶的性质及应用提供基础.[方法]采用cDNA末端快速扩增技术,克隆得到asy基因全长cDNA序列,将其克隆到表达载体pET32a中,通过优化温度和IPTG浓度提高其可溶表达量;进一步在E.coli BL21(DE3)中共表达携带asy基因的重组质粒和pACCAR 16△crtx质粒(携带由乙酰辅酶A合成β-胡萝卜素的基因链),用液相色谱分析共转化菌株中类胡萝卜素种类的变化,鉴定可溶性表达的Asy酶活性.[结果]法夫酵母7B12菌株asy基因的cDNA序列与GenBank能检索到的唯一一条asy基因mRNA序列(Accession No.DQ002007.1)一致性达到97％,该序列总长1 971 bp,最大开放阅读框为1 614 bp,编码538个氨基酸,在E.coli BL21 (DE3)中表达的Asy融合蛋白分子量约为70 kD;条件优化后转化asy基因的重组菌在26℃、0.5 mmol/L IPTG的条件下诱导时,可溶性融合蛋白比例达85％.与pACCAR16△crtx单质粒转化相比,共转化pACCAR 16△crtx及asy基因的菌株类胡萝卜素产物的成分发生了明显的变化,其中α-胡萝卜素的含量明显减少,伴随出现了3种新的色素,根据出峰时间判断其中一种为β-胡萝卜素和虾青素的中间产物——β-隐黄质.[结论]从法夫酵母中克隆得到asy基因,通过优化诱导温度及IPTG浓度等条件提高了该基因在E.coli BL21(DE3)中的可溶性表达量,经鉴定可溶性的Asy融合蛋白具有转化β-胡萝卜素的活性.     

南丰蜜橘β-胡萝卜素羟化酶基因的克隆和序列分析

以南丰蜜橘[Citrus reticulata Blanco var.kinokuni(Tanaka)H.H.Hu]基因组DNA为模板,根据已报道的柑橘β-胡萝卜素羟化酶基因保守序列设计4对引物,进行PCR扩增,得到4条长度为470、761、294和991 bp的片段.将这些片段克隆到pMD18-T载体,并进行测序.测序结果拼接成1条2 326 bp的序列.分析发现该序列含6个内含子,7个外显子.内含子两侧有典型的GT-AG保守序列.该序列中预测的编码序列与温州蜜柑、拟南芥等植物的β-胡萝卜素羟化酶基因序列保守性达80%以上,表明该序列确实为β-胡萝卜素羟化酶基因.该基因编码了1个含311个氨基酸的蛋白.将该序列递交到GenBank数据库,序列号为AM408552.     

硅藻金色奥杜藻色素的HPLC分析与超临界CO2萃取研究

以硅藻金色奥杜藻(Odontella aurita)为实验材料,利用高效液相色谱法分析了其色素组成与含量,采取超临界CO2萃取技术研究了从干藻粉内提取岩藻黄素的条件。结果表明,该藻主要含有岩藻黄素、硅甲藻黄素、β-胡萝卜素、硅藻黄素等类胡萝卜素以及叶绿素a和叶绿素c1,其中岩藻黄素为该藻含量最高的类胡萝卜素。色素的萃取率与压强、温度、夹带剂含量以及萃取时间呈正相关,夹带剂含量对萃取率影响最大,CO2流速的影响最小;与有机溶剂法相比,超临界CO2萃取岩藻黄素效率略低,而更利于岩藻黄素的选择性萃取及分离提纯;岩藻黄素的SFE-CO2适宜条件为压强400 bar、温度50℃、CO2流速0.2 L/min、夹带剂比例10%、萃取时间2～3 h。