植物内源茉莉酸类物质的生物合成途径及其生物学意义

茉莉酸类物质(JAs)是新确认的一类广泛存在于植物体内的内源激素, 在植物的生长发育、应激反应和次生代谢过程中起着重要的调控作用。该文主要概述了植物中茉莉酸类物质的生物合成途径、各关键酶的生理作用及其在植物次生代谢工程等方面的研究进展, 并探讨了茉莉酸类物质的潜在应用价值。     

茉莉酸和茉莉酸甲酯生物合成及其调控机制

近年来茉莉酸类物质作为重要的信号分子引起了广泛的关注。从茉莉酸的生物合成入手,概述了茉莉酸类物质作为信号分子在植物胁迫响应及生长发育中作用的研究进展。     

茉莉酸类物质在草莓果实发育中的作用及其分子机理分析

该研究以草莓‘红颜’(Fragaria ananassa Duch.‘Benihoppe’)为试材,于草莓花后15d采用注射法开始注射茉莉酸甲酯(MeJA,浓度为400μmol/L),分析MeJA对草莓果实发育进程的影响及其相关基因的表达,以揭示MeJA在草莓果实发育和成熟调控中的作用及其分子机理。结果表明:(1)MeJA处理草莓果实后,果实变红成熟期比对照显著提前,平均提前4d;(2)随着草莓果实发育成熟,MeJA处理的茉莉酸(JA)合成基因FaOPDA1的表达量迅速升高;(3)FaOPDA1基因在草莓果实中的超表达能够促进草莓果实提前成熟3~5d,且FaOPDA1基因的超表达能够诱导与草莓果实成熟相关的一系列基因的表达量升高,从而促进草莓果实提前成熟。     

茉莉酸类物质与脱落酸生理作用的比较研究

茉莉酸类物质与脱落酸生理作用的比较研究江月玲郑燕玲（广州师范学院生物系,广州５１０４００）潘瑞炽（华南师范大学生物系,广州５１０６３１）ＣＯＭＰＡＲＡＴＩＶＥＳＴＵＤＹＯＦＰＨＹＳＩＯＬＯＧＩＣＡＬＥＦＦＥＣＴＳＯＦＡＢＡ,ＪＡＳＭＯＮＩＣＡＣＩＤ...     

茉莉酸类物质在植物防御植食动物中的作用

就茉莉酸类物质的生物合成和代谢以及在防御植食节肢动物中的作用和JA信号的分子机制的研究进展进行了介绍。     

茉莉酸生物合成的调控及其信号通路

茉莉酸类化合物作为一种细胞信号分子,在植物的生长发育、机械损伤、代谢调节及诱导防御相关基因表达等方面起着重要的作用。本文概述了茉莉酸的生物合成调控以及人们目前对茉莉酸信号通路的认识,并对该研究领域存在的问题及今后可能的研究方向进行展望。     

植物伤反应中的茉莉酸类信号

植物伤反应包括伤信号的产生、传递、感知和转导。植物伤反应信号通路是一网络系统。茉莉酸类是植物伤反应中的重要信号分子,乙烯、ABA、系统素、水杨酸、过氧化氢等也参与伤信号转导。伤反应信号通路与其他生物、非生物胁迫反应信号通路交互作用,使植物能够在时空上对不同的胁迫做出正确响应。     

茉莉酸类与植物地下贮藏器官的形成

茉莉酸类化合物（茉莉酸及其衍生物）可能参与了马铃薯,薯蓣,菊芋的块茎,甘薯的块根以及洋葱,大蒜的鳞茎形成,JA及MeJA均可诱导离体下马铃薯块茎的形成和马铃薯髓部细胞的膨大,JA诱导细胞膨大是由于蔗糖积累导致渗透压增加以及细胞壁结构变化,从而使其伸展性增加,纤维素的合成起了重要作用,细胞骨架也是JA诱导细胞膨大所必需的,但迄今为止,尚未确定块茎形成的直接诱导物。     

茉莉酸类与植物地下贮藏器官的形成

茉莉酸类化合物(茉莉酸及其衍生物)可能参与了马铃薯、薯蓣、菊芋的块茎,甘薯的块根以及洋葱、大蒜的鳞茎形成。JA及MeJA均可诱导离体条件下马铃薯块茎的形成和马铃薯髓部细胞的膨大。JA诱导细胞膨大是由于蔗糖积累导致渗透压增加以及细胞壁结构变化,从而使其伸展性增加,纤维素的合成起了重要作用,细胞骨架也是JA诱导细胞膨大所必需的。但迄今为止,尚未确定块茎形成的直接诱导物。     

植物萜类化合物的生物合成及应用

萜类化合物是植物中广泛存在的一类代谢产物,在植物生长、发育过程中起重要作用。植物中的萜类化合物有2条合成途径,即甲羟戊酸途径和甲基赤藓糖醇磷酸途径。这2条途径中都存在一系列调控萜类化合物生成、结构和功能各异的酶。植物萜类化合物不仅在植物生命活动中起重要作用,而且具有重要的商业价值,被广泛用于工业、医药卫生等领域。     

参与植物次生代谢调控的转录因子及其在植物次生代谢遗传改良中的应用

转录因子与结构基因的结合,激活合成基因的表达是次生代谢物合成途径启动前的重要分子事件,对植物次生代谢起着十分重要的调节作用。转录因了可激活次牛代谢物合成途径中多个基因协同表达,从而有效启动次生代谢途径。因此,转录因子为揭示植物次生代谢调控机制提供重要工具,转录因子的基因工程可为植物次生代谢的遗传改良提供有效的手段。     

植物类萜生物合成途径及关键酶的研究进展

萜类化合物是植物中广泛存在的一类代谢产物,在植物的生长、发育过程中起着重要的作用。植物中的萜类化合物有两条合成途径:甲羟戊酸途径和5-磷酸脱氧木酮糖/2C-甲基4-磷酸-4D-赤藓糖醇途径。这两条途径中都存在一系列调控萜类化合物生成、结构和功能各异的酶,其中关键酶的作用决定了下游萜类化合物的产量。植物类萜生物合成途径的调控以及该途径中关键酶的研究已成为目前国内外生物学领域的一大热点。综述了植物类萜生物合成途径和参与该途径的关键酶及其基因工程的研究进展,并展望了其应用前景。     

植物次生代谢基因工程

植物次生代谢基因工程,是利用基因工程技术对植物次生代谢途径的遗传特性进行改造,进而改变植物次生代谢产物。植物次生代谢基因工程的出现是人类对次生代谢途径的深入了解和分子生物学向纵深发展的结果,同时它又促进了次生代谢分子生物学的发展。调控因子的应用和多基因的协同转化为植物次生代谢基因工程拓宽了思路。从次生代谢图谱、植物基因工程策略和植物转基因方法等方面对植物次生代谢的基因工程研究进展做一简要概述。     

Pathway Engineering in Secondary Metabolite-Producing Actinomycetes

Abstract

Actinomycetes represent the microbial group richest in production of variable secondary metabolites. These mostly bioactive molecules are the end products of complex multistep biosynthetic pathways. Recent progress in the molecular genetics and biochemistry of the biosynthetic capacities of actinomycetes enables first attempts to redesign these pathways in a directed fashion. However, in contrast to several examples of designed biochemical improvement of primary metabolic processes in microorganisms, none of the products or strains derived from pathway engineering in actinomycetes discussed herein have reached pilot or production scale. The main reasons for this slow progress are the complicated pathways themselves, their complex regulation during the actinomycete cell cycle, and their uniqueness, as most pathways and products are specific for a strain rather than for a given species or larger taxonomic group. However, the modular use of a minimum of very similar enzymes and their conversion of similar intermediates to form the building blocks for the production of a maximum of divergent end products gives hope for the future application of these genetic models for the redesign of complex pathways for modified or new natural products. Several strategies that can be followed to reach this aim are discussed, mainly for the variable 6-deoxyhexose metabolism as an ubiquitously applicable example.     

Advances in the Plant Isoprenoid Biosynthesis Pathway and Its Metabolic Engineering

Although the cytosolic isoprenoid biosynthetic pathway, mavolonate pathway, in plants has been known for many years, a new plastidial 1-deoxyxylulose-5-phosphate (DXP) pathway was identified in the past few years and its related intermediates, enzymes, and genes have been characterized quite recently.With a deep insight into the biosynthetic pathway of isoprenoids, investigations into the metabolic engineering of isoprenoid biosynthesis have started to prosper. In the present article, recent advances in the discoveries and regulatory roles of new genes and enzymes in the plastidial isoprenoid biosynthesis path way are reviewed and examples of the metabolic engineering of cytosolic and plastidial isoprenoids biosnthesis are discussed.     

Advances in the Plant Isoprenoid Biosynthesis Pathway and Its Metabolic Engineering

Although the cytosolic isoprenoid biosynthetic pathway, mavolonate pathway, in plants has been known for many years, a new plastidial 1-deoxyxylulose-5-phosphate (DXP) pathway was identified in the past few years and its related intermediates, enzymes, and genes have been characterized quite recently. With a deep insight into the biosynthetic pathway of isoprenoids, investigations into the metabolic engineering of isoprenoid biosynthesis have started to prosper. In the present article, recent advances in the discoveries and regulatory roles of new genes and enzymes in the plastidial isoprenoid biosynthesis pathway are reviewed and examples of the metabolic engineering of cytosolic and plastidial isoprenoids biosynthesis are discussed.     

人参皂苷等萜类化合物生物合成途径及HMGR的研究进展

人参皂苷是人参的主要有效成分之一,属典型的萜类化合物。本文对萜类生物合成途径及HMG-CoA还原酶进行了综述。人参皂苷等萜类生物合成分为甲羟戊酸和丙酮酸两种途径,两者都是以异戊烯基焦磷酸为主要的中间产物。大量研究资料表明HMG-CoA还原酶是甲羟戊酸途径的第一个限速关键酶,这对人参皂苷生物合成途径及其调控的深入研究具有一定的参考价值。     

利用类萜代谢工程改良作物风味

类萜是从植物中分离出的一类类异戊二烯物质。其中挥发性萜类除了在吸引授粉媒、异株克生和植物防御中起到一定的生态作用外,还影响到水果、蔬菜和其他作物的香味形成。对类萜生物合成及其代谢工程的最新研究进展进行了综述,探讨了代谢过程中的关键酶基因,尤其是类萜合成酶(TPSs)基因的表达特性以及操纵类萜生物合成途径提高产量的几种可能的策略。随着更多相关基因的分离,利用代谢工程人工改良作物风味将指日可待。