利用基因工程提高植物维生素E营养品质的策略

维生素E是一种对植物、动物和人类都具有重要作用的脂溶性维生素。而植物则是人类维生素E的主要来源。对维生素E的结构和合成途径进行了简单的介绍,并重点综述了利用基因工程提高植物维生素E营养品质的策略。这些策略主要包括导入编码影响维生素E总量相关酶的基因来提高维生素E的总量;导入编码影响维生素E组成相关酶的基因,提高α-生育酚在总生育酚中所占的比例,从而提高维生素E的活性。     

植物维生素E生物强化研究进展

维生素E是一种只能在光合组织中合成的脂溶性小分子有机化合物,是人体和动物营养不可缺少的重要维生素。由于植物中维生素E含量较低,人类大多处于慢性缺乏维生素E--“隐性饥饿”的状态,而动物饲料中则需要添加外源合成的维生素E以满足其营养需求。因此,提高植物中维生素E的含量是改善维生素E缺乏的重要途径之一。从维生素E的合成途径入手,详细地综述了维生素E合成关键酶基因的表达变化以及前体物质的含量变化对维生素E合成的影响,发现三烯生育酚和α-生育酚的生物强化效果较好,而生育酚总量提高受限;进而从遗传的角度探讨了维生素E合成受限的原因以及遗传上可能影响维生素E合成的其他代谢途径;最后结合可能影响维生素E合成的调控因子以及其前体物质的转运等方面为今后维生素E的生物强化提出了新的思路。     

天然维生素E的研究进展

维生素E是一类脂溶性、具抗氧化功能的维生素,按其来源可分为天然维生素E和人工合成维生素E.对天然维生素E的功能、生物合成途径以及相关酶基因的研究方面进行了综述.其中,维生素E合成相关酶基因已经克隆及定位,尤其VTE5的发现,为生育酚合成研究开辟了一条新途径.人们已经开始利用基因工程技术研究提高植物天然维生素E产量的方法.     

三烯生育酚研究进展

三烯生育酚和生育酚统称为维生素E,是重要的脂溶性维生素。维生素E只能在植物或者光合细菌中合成,是人类和动物必需且只能通过食物等摄取的重要维生素。一直以来,由于三烯生育酚与生育酚相比,生物活性较低且分布范围较小,人们对其研究相对较少。近些年的研究发现,由于三烯生育酚和生育酚的结构相似,因此三烯生育酚具有与生育酚相同的抗氧化等功能;但又由于三烯生育酚含有不饱和的植基侧链,使得三烯生育酚还具有一些不同于生育酚的功能,比如保护神经免受损伤、降低胆固醇、保护脑细胞免受损伤等。因此,三烯生育酚逐渐成为了研究热点。根据维生素E的生物合成途径,人们也开始了对三烯生育酚的生物强化研究,其合成途径中第一个关键酶基因HGGT的过表达是目前三烯生育酚含量提高的最有效途径;将来还需结合其合成调控的分子机制及其吸收利用问题,开发针对三烯生育酚的功能型产品。从三烯生育酚的合成途径、生物学功能、生物强化等方面进行了综述,并对今后的研究重点提出了展望。     

拟南芥γ-生育酚甲基转移酶(γ-TMT)启动子的分离及表达特性分析

维生素E是一类人体所必需的脂溶性的维生素,具有重要的生理功能。γ-生育酚甲基转移酶(γ-TMT)是维生素E生物合成途径中的关键酶之一,催化γ、δ-生育酚甲基化,生成α、β-生育酚。从拟南芥中分离了γ-生育酚甲基转移酶基因1552bp的启动子序列,构建了含有该启动子和GUS报告基因的植物表达载体,通过农杆菌介导转化拟南芥,获得了转基因植株。GUS组织化学染色结果表明,在γ-TMT启动子的驱动下,报告基因GUS在拟南芥的叶、茎以及花均有表达,且在茎尖、雄蕊和幼叶中表达最强,而在根、种子和种荚中则没有检测到GUS基因的表达,表明γ-TMT基因可能仅在拟南芥某些组织中特异性高表达。     

植物维生素E基因工程研究进展

维生素E(vitamin E, VE)是一类由光合生物合成的、人类饮食中必不可少的两种抗氧化物质,分为生育酚和生育三烯酚两大类。除了生育酚类物质所具有的抗氧化作用外,生育三烯酚还有很强的降胆固醇、预防糖尿病、促进骨吸收、抗癌和神经保护的作用,因此,VE被广泛应用于医药、食品、化妆品等行业中。本文主要综述了植物维生素E生物合成相关酶的研究进展以及利用基因工程手段提高植物维生素E活性的新策略。其中,多基因共转化、多基因操纵子及质体转化等方法为提高植物维生素E活性提供了新的思路。     

拟南芥γ-生育酚甲基转移酶 （γ-TMT）启动子的分离及表达特性分

维生素E是一类人体所必需的脂溶性的维生素,具有重要的生理功能。Γ-生育酚甲基转移酶（γTMT）是维生素E生物合成途径中的关键酶之一,催化γ、δ-生育酚甲基化,生成α、β-生育酚。从拟南芥中分离了γ-生育酚甲基转移酶基因1552bp的启动子序列,构建了含有该启动子和GUS报告基因的植物表达载体,通过农杆菌介导转化拟南芥,获得了转基因植株。GUS组织化学染色结果表明,在γ-TMT启动子的驱动下,报告基因GUS在拟南芥的叶、茎以及花均有表达,且在茎尖、雄蕊和幼叶中表达最强,而在根、种子和种荚中则没有检测到GUS基因的表达,表明γ-TMT基因可能仅在拟南芥某些组织中特异性高表达。     

利用微藻生产维生素E的研究现状与应用前景

维生素E（生育酚）是一种人体和动物所必需的脂溶性营养成分。植物油等组织是天然维生素E的重要来源之一。但植物组织中生育酚含量低,且大多为低活性类型。利用微藻进行维生素E生产很具商业化前景。其中裸藻生长速度快,α-生育酚含量高,可占生育酚总量的97％以上。对利用微藻生产维生素E的研究现状和应用进行了综述。     

植物维生素E合成及其生物技术改良

维生素E是一种抗氧化剂 ,对植物、动物和人类自身都具有十分重要的作用 ,而植物则是人类维生素E的主要来源 ,因此克隆植物中维生素E合成的相关酶基因 ,对维生素E含量进行改良 ,具有重要意义。对植物中维生素E的合成途径 ,相关酶基因的克隆以及用生物技术的方法对维生素E含量进行遗传改良进行了综述。     

植物维生素E代谢工程研究

维生素E是一种脂溶性维生素,仅在光合细菌和高等植物中合成,是人体中必不可少的一种营养物质,具有重要的生物学功能。维生素E合成代谢研究一直受到人们的关注,已通过生物信息学及转基因技术完成了维生素E合成代谢关键酶基因的分离及功能鉴定,近来研究重点转移到利用代谢工程方法提高植物维生素E含量与活性上来。综述了维生素E合成代谢途径及其代谢工程的研究现状,并对未来维生素E代谢工程研究提出了展望。     

Improvement of vitamin E quality and quantity in tobacco and lettuce by chloroplast genetic engineering

Vitamin E (tocopherol: Toc) is an important lipid-soluble antioxidant synthesized in chloroplasts. Among the 8 isoforms of vitamin E, α-Toc has the highest activity in humans. To generate transgenic plants with enhanced vitamin E activity, we applied a chloroplast transformation technique. Three types of the transplastomic tobacco plants (pTTC, pTTMT and pTTC-TMT) carrying the Toc cyclase (TC) or γ-Toc methyltransferase (γ-TMT) gene and the TC plus γ-TMT genes as an operon in the plastid genome, respectively, were generated. There was a significant increase in total levels of Toc due to an increase in γ-Toc in the pTTC plants. Compared to the wild-type plants, Toc composition was altered in the pTTMT plants. In the pTTC-TMT plants, total Toc levels increased and α-Toc was a major Toc isoform. Furthermore, to use chloroplast transformation to produce α-Toc-rich vegetable, TC-overexpressing transplastomic lettuce plants (pLTC) were generated. Total Toc levels and vitamin E activity increased in the pLTC plants compared with the wild-type lettuce plants. These findings indicated that chloroplast genetic engineering is useful to improve vitamin E quality and quantity in plants.     

Vitamin production in transgenic plants

Plants are a major source of vitamins in the human diet. Due to their significance for human health and development, research has been initiated to understand the biosynthesis of vitamins in plants. The pathways that are furthest advanced in elucidation are those of provitamin A, vitamin C and vitamin E. There is little knowledge about the regulation, storage, sink and degradation of any vitamin made in plants, or the interaction of vitamin biosynthetic pathways with other metabolic pathways. Researchers as well as life science companies have endeavoured to manipulate levels of vitamins in order to create functional food with enhanced health benefits, and even with the goal of achieving levels worth extracting from plant tissues. Thus far, metabolic engineering has resulted in transgenic plants that contain elevated levels of provitamin A, vitamin C and E, respectively. Additional research is necessary to identify all relevant target genes in order to further improve and tailor plants with elevated vitamin contents at will.     

Progress of vitamin E metabolic engineering in plants

Vitamin E is important for human and animal health. Many human diseases, such as certain cancers and neurodegenerative and cardiovascular disease, are associated with the insufficient intake of vitamin E. The daily requirements for vitamin E in men and women have been increased to 15–30 mg. Because the primary source of dietary vitamin E comes from plants, there is a need to increase vitamin E production through plant engineering in order to meet the demand in human consumption. Numerous studies have been carried out in this field, leading to many successful examples. In this review, we summarized the recent progress in vitamin E metabolic engineering in plants aimed at improving the vitamin E content and regulating composition of vitamin E.     

微生物转化制备活性维生素D_3的研究进展

活性维生素D类药物作为一类高效原料药,采用化学合成方法,制备复杂,限制了其广泛应用。采用微生物转化法条件温和,操作简单,对于活性维生素D3的制备具有重要意义。从甾体羟化菌株,生物转化制备不同活性维生素D3、基因工程在生物转化上的应用及转化率的影响因素等方面综述了其研究进展,并对该领域的发展趋势进行了展望。     

生育三烯酚的生理功能及合成代谢调控

维生素E是一种重要的脂溶性抗氧化剂。天然维生素E包括α-、β-、γ-和δ-生育酚及α-、β-、γ-和δ-生育三烯酚等8种组分。生育三烯酚具有独特的降低胆固醇、抗癌和神经保护功能,这些功能是生育酚所不具备的。生育三烯酚主要由谷物等单子叶植物合成。虽然生育三烯酚成分占天然维生素E的一半,但有关生育三烯酚的研究仅占维生素E全部文献的1%。可喜的是,近年来这一领域的研究取得了较大的进展。我们就生育三烯酚在人体内的生理功能、来源、生物合成及代谢调控等方面的进展进行概述。     

提高植物维生素含量的基因工程

维生素是维持生物正常生长发育必需的一大类微量营养物。对利用基因工程的方法提高植物中维生素A、E和C含量的研究进展作了综述 ,指出了该类研究的一般方法并对未来做了展望。     

Progress in the dissection and manipulation of vitamin E synthesis

Tocochromanols are a group of four tocopherols and four tocotrienols that collectively constitute vitamin E, an essential nutrient in the human diet. Tocochromanols are only synthesized in oxygenic photosynthetic organisms. Although they have similar antioxidant activities in vitro, the individual tocochromanols vary widely in their in vivo vitamin E activities. During the past several years, mutant and transgenic approaches in model organisms, particularly in Arabidopsis thaliana and Synechocystis sp. PCC6803, have allowed the full complement of core pathway genes to be isolated and studied. Pathway engineering with these genes has provided significant insights into the molecular genetic and biochemical control of tocochromanol biosynthesis in plants. The resulting knowledge base is driving efforts to manipulate the levels of this essential nutrient in staple crops for populations in the developed and developing world.