烟草黄酮类化合物的代谢及其调控机制

黄酮类化合物是一类次生代谢产物,分子量较低,广泛存在于植物界,与花色的形成、UV防护、抵抗病原体及调节植物生长等密切相关,也是衡量烟草和卷烟质量的一项重要指标。黄酮类化合物的积累是编码类黄酮生物合成途径的结构基因协同表达的结果,而结构基因通常由MYB、b HLH、WDR等调节基因控制。目前已经鉴定出参与黄酮类化合物生物合成和调控的大多数基因。本综述系统地总结和阐述了类黄酮的生物合成途径及其重要基因的调控机制,展望了未来烟草黄酮类物质研究中值得关注的方向,对从分子水平上更好的探索类黄酮的生物合成及其调节具有重要的意义。     

植物生物碱代谢生物学研究进展

目前,植物生物碱作为植物的化学防御武器,在植物的生态适应过程中发挥积极作用的观点已得到了普遍的接受。生物碱代谢生物学的研究近年来取得了长足的进步,主要集中在生物碱合成和贮存部位、转运途径、代谢调控因子、生物合成途径和关键酶及其编码基因等方面,现就这方面的进展作一简要综述,并提出了该领域尚存在的问题和前景展望。     

植物生物碱代谢生物学研究进展

目前,植物生物碱作为植物的化学防御武器,在植物的生态适应过程中发挥积极作用的观点已得到了普遍的接受。生物碱代谢生物学的研究近年来取得了长足的进步,主要集中在生物碱合成和贮存部位、转运途径、代谢调控因子、生物合成途径和关键酶及其编码基因等方面,现就这方面的进展作一简要综述,并提出了该领域尚存在的问题和前景展望。     

植物生物碱代谢生物学研究进展

 目前,植物生物碱作为植物的化学防御武器,在植物的生态适应过程中发挥积极作用的观点已得到了普遍的接受。生物碱代谢生物学的研究近年来取得了长足的进步,主要集中在生物碱合成和贮存部位、转运途径、代谢调控因子、生物合成途径和关键酶及其编码基因等方面,现就这方面的进展作一简要综述,并提出了该领域尚存在的问题和前景展望。     

长春花生物碱生物合成途径和相关酶及其基因调控的研究进展

从长春质碱、文多灵、蛇根碱和阿吗碱及长春碱、长春新碱等的生物合成途径和催化酶及其基因的表达调控等方面概述了长春花生物碱的生物合成途径和代谢调控的研究进展,并对已经被分离和纯化或克隆的催化酶及其基因作了简要介绍。     

人烟碱代谢相关基因研究进展

烟碱是烟草制品中主要的成瘾性物质。人体中烟碱药代动力学表现出极大的个体和种族差异,主要归因于烟碱代谢相关基因的多态性。揭示这种多态性对阐明个体对烟碱的耐受性、烟碱或吸烟相关疾病的易感性及烟碱或吸烟相关症状临床表现的多样性具有重要意义。人体中烟碱经多种代谢途径进行广泛地代谢,包括以CYP2A6为代表的碳氧化代谢途径,以及氮氧化、醛氧化和葡萄糖苷酸化作用等代谢途径。现对各烟碱代谢酶的基本性质、基因多态性、烟碱代谢活性及其诱导调控的可能机制进行综述。     

花青素合成途径中分子调控机制的研究进展

花青素是广泛存在于植物中的天然水溶性色素。植物不同物种中花青素生物合成代谢途径的遗传特性和调控机制决定了该物种的花色。目前花青素生物合成途径的研究已清晰透彻。花青素合成途径的调控主要发生在结构基因的转录水平上,受多种转录因子的调控。研究发现,对花青素代谢途径中结构基因起调控作用的重要转录因子,主要包括WD40重复蛋白、b HLH蛋白和R2R3-MYB蛋白,这些转录因子之间的结合及其相互作用决定结构基因的表达。本文着重介绍花青素生物合成途径的分子调控机制,即转录因子通过形成三聚体复合物,与结构基因的启动子结合来调控结构基因的表达,并概述其在花色改造基因工程及定向改变花青素含量中的应用。     

异喹啉类生物碱生物合成、运输、储藏相关细胞生物学研究进展

生物碱是存在于自然界中一类含氮的杂环小分子天然化合物, 约有1.2万多种。其代谢途径往往受到特异酶类的调控, 因此通过对某些特征性关键酶的定位可以确定生物碱的合成、转运和储藏相关的特定细胞或亚细胞结构。该文以异喹啉类生物碱血根碱为主, 对其生物合成、运输和储藏相关的细胞和亚细胞水平上的研究结果进行概述。异喹啉生物碱生物合成主要发生在皮层、筛管、伴胞和乳汁管等组织细胞中, 囊泡、液泡、细胞质基质、微粒体、内质网和叶绿体类囊体等众多细胞器参与生物碱的运输和储存。同时对药用植物中常见的其它几类主要生物碱的相关研究结果进行了讨论。     

植物花青素苷生物合成及调控的研究进展

花青素苷( anthocyanin)是植物新陈代谢过程中产生的类黄酮物质,决定被子植物花、果实、种皮、茎、叶和根等的颜色,具有重要的营养价值和药理作用.近年来关于花青素生物合成途径的研究已取得突破,综述了植物花青素苷基因研究现状和发展趋势,包括植物花青素生物合成途径、参与生物合成途径中相关的结构基因和调控基因及功能研究以及影响花青素苷生物合成的环境因素等的研究进展.     

bZIP转录因子调控植物次生代谢产物生物合成的研究进展

植物次生代谢产物是通过次生代谢产生的一类小分子有机化合物,是植物适应环境的表现,次生代谢产物也是重要药物和化工原料的来源。bZIP转录因子是普遍存在于真核生物中的一类多基因家族,可有效调控植物次生代谢产物的生物合成。本文概述了植物bZIP转录因子的结构和类型,重点阐述了bZIP转录因子调控萜类、黄酮类和生物碱等植物次生代谢产物生物合成的研究进展,并对研究前景进行了展望。深入探讨bZIP转录因子的调控机制,有助于利用基因工程技术优化植物次生代谢途径,提高次生代谢产物的含量,在新药创制、工农业生产等方面具有广泛的应用前景。     

忽地笑LaABCG3转运蛋白基因的克隆与表达分析

石蒜科植物体内的生物碱具有重要的药用价值,尽管部分生物碱的生物合成途径已被发现,但与其相关的转运机制尚未报道。本研究在忽地笑(Lycoris aurea)经茉莉酸甲酯(MeJA)处理后的差异转录组测序数据的基础上,发现了一个ABC转运蛋白基因,并命名为ABCG3。采用cDNA末端快速扩增(RACE)技术克隆了该基因的编码区全长2157bp,编码719个氨基酸,包含6个跨膜结构域。LaABCG3的组织分布与生物碱积累组织相重合。此外,在MeJA处理下,LaABCG3的表达量和石蒜科生物碱,包括加兰他敏、石蒜碱、水仙环素的含量均受到显著诱导。本研究为探索忽地笑中石蒜科生物碱的转运和积累机制打下了基础。     

乙烯生物合成及信号转导途径中介导花衰老相关基因的研究进展

乙烯为植物重要内源激素,参与植物多项生命活动,在花发育及衰老进程中起重要调节作用。在花卉中,研究者可通过调控其乙烯生物合成及信号转导途径相关基因影响内源乙烯生成,继而影响其发育与衰老进程。目前,通过调控内源乙烯延长花期的研究主要应用于观赏花卉,对于药用等其他花类应用尚少。对乙烯生物合成和信号转导途径模型及其相关基因的互作模式、近年来乙烯反应中介导花发育与衰老相关基因克隆及调控的相关研究进行综述,以期将通过调控内源乙烯途径相关基因来延缓植物花期的研究应用于其他花期短的观赏切花、花类药材等,为从基因水平调控内源乙烯以获得花期延长的观赏、药用花类等优良育种提供参考。     

植物次生代谢基因工程研究进展

随着对植物代谢网络日渐全面的认识,应用基因工程技术对植物次生代谢途径进行遗传改良已取得了可喜的进展.对次生代谢途径进行基因修饰的策略包括:导入单个、多个靶基因或一个完整的代谢途径,使宿主植物合成新的目标物质;通过反义RNA和RNA干涉等技术降低靶基因的表达水平,从而抑制竞争性代谢途径,改变代谢流和增加目标物质的含量;对控制多个生物合成基因的转录因子进行修饰,更有效地调控植物次生代谢以提高特定化合物的积累.作者结合对大豆种子异黄酮类代谢调控和基因工程改良的研究,着重介绍了花青素和黄酮类物质、生物碱、萜类化合物和安息香酸衍生物等次生代谢产物生物合成的基因工程研究进展.     

酵母麦角固醇生物合成及其基因调控的研究

麦角固醇是真菌细胞膜中的重要组成成分,是维生素D2的合成前体,也是一种重要医药材料。近年来,麦角固醇生物合成途径已经被弄清,其基因调控也获得了初步的进展。就麦角固醇的生物合成途径、酶在细胞内的分布及其基因调控进行综述。     

果实花青素生物合成分子机制研究进展

花青素是一种天然的水溶性植物色素,与果实的品质性状密切相关,有益于人体健康。花青素的积累是编码花青素生物合成途径的结构基因协同表达的结果,而结构基因通常由MYB、bHLH和WD40这3类调节基因控制。现已从果实中分离了多种花青素合成的结构基因和调节基因。文章重点介绍了调节基因调控果实花青素生物合成的分子机制,指出在MYB、bHLH和WD40互作的调控网络方面的研究还有很多空白。最新的研究揭示了果实成熟过程中生物内在因素和外界环境通过调节基因影响果实花青素生物合成。上述研究为在分子水平上更好的探索果实花青素的生物合成具有重要意义。     

非典型应答调控蛋白活性调控机制

双组分信号转导系统是生物中广泛存在的调控系统,通常由组氨酸激酶和应答调控蛋白(Responseregulator,RR)两个组分构成。典型的RR通过一个磷酸化机制调控活性。非典型应答调控蛋白在细菌中广泛存在,并调控细菌的生长发育、抗生素合成、Fe的转运等多种生理功能。以下主要综述目前研究比较清楚的非典型应答调控蛋白的结构和功能方面的进展,并以链霉菌中杰多霉素生物合成途径中的非典型应答调控蛋白JadR1为例,阐明调控蛋白活性调控的新机制。     

红景天甙生物合成途径：酪醇合成的起始反应及其糖基化

红景天甙(Salidroside)生源途径分子机制的解析是利用基因工程、代谢工程技术合成目标化合物的基础。糖基化是红景天甙生物合成的最后一步反应。在前期工作中,本课题组率先报道了与红景天甙生物合成相关的3个尿苷二磷酸葡萄糖基转移酶(UGTs)基因,在体外酶学性质研究的基础上,利用根癌农杆菌和发根农杆菌介导分别建立了相关转基因体系,鉴别了红景天甙生物合成最适UGT及植物和毛状根生物反应器系统合成红景天甙的效率差异;酪醇(Tyrosol)是红景天甙糖基化反应的甙元底物分子,其具体的代谢通路及其调控机制仍不明确。针对酪醇生物合成来源主要存在两种观点:一是酪醇可能来自于苯丙烷代谢途径产生的4-香豆酸,该途径起源于苯丙氨酸;二是生物碱代谢途径的中间产物酪胺可能是酪醇生物合成的前体,该途径则起源于酪氨酸。在后续工作中,否定了酪醇来源于苯丙烷代谢途径的可能性,进一步的工作证实酪氨酸脱羧酶(TyrDC)在酪醇生物合成的起始反应中担负着重要功能,酪醇作为一种苯乙烷类化合物衍生物,其生物合成来源于生物碱代谢途径。     

花青素转录因子调控机制及代谢工程研究进展

花青素是广泛存在于植物中的一类重要的类黄酮化合物, 在植物生长发育和人类营养保健方面具有重要价值。花青素的生物合成途径已经解析得比较清楚, 但花青素的代谢调控网络还在不断完善。调控花青素生物合成的转录因子主要包括MYB、bHLH和WD40三大类, 这些转录因子通过激活或抑制CHS、ANS和DFR等花青素途径关键结构基因的表达水平, 进而决定花青素积累的部位与水平。该文结合国内外花青素生物合成与转录调控方面的研究进展, 简要介绍了花青素的生物合成途径, 归纳总结了模式植物中花青素代谢调控的分子机理, 尤其是MYB、bHLH和WD40三类主要转录因子的调控机理, 以及这些转录因子在观赏植物和水果等经济作物花青素代谢工程中的应用。该文将为系统阐明花青素的转录调控机制和利用代谢工程改良花青素的相关研究提供有益参考。     

植物花青素生物合成与调控的研究进展

花青素是一种广泛存在于植物中的水溶性色素,在植物抗逆和预防人类慢性疾病中起着重要作用。花青素生物合成过程在模式植物中的研究较为清晰,其过程主要受多种结构基因编码的酶类及转录调控因子(MYB、bHLH和WD40蛋白)控制。此外,LBD基因家族中的LBD37、LBD38和LBD39基因对花青素的生物合成起负调控作用,microRNA和环境因子对花青素的生物合成过程也起到了调控作用。同时,茉莉酸、赤霉素和脱落酸等植物激素也参与了花青素的生物合成调控过程。近年来,随着人们对植物花青素研究不断深入,越来越多的研究结果揭示花青素合成途径的分子调控机制在不同种植物中存在很大的差异性和复杂性。该文对植物花青素的合成途径、相关酶和各种调控因子进行了综述,并概述了植物花青素合成代谢中基因突变与花色变异的关系,旨在为今后深入研究花青素的分子调控机制,解析其遗传规律以及利用基因工程开展作物遗传改良等方面提供理论依据。     

R2R3-MYB转录因子PnMYB1调控三七皂苷生物合成

旨在明确PnMYB1转录因子对三七皂苷生物合成具有调控作用。利用RACE技术获得PnMYB1基因全长,对PnMYB1进行系统发育树分析;构建PnMYB1植物过表达载体并侵染三七细胞,检测转基因三七细胞中人参皂苷R1、Rg1、Re、Rb1和Rd的含量;将PnMYB1与鲨烯合酶(PnSS)、鲨烯环氧化酶(PnSE)、达玛烯二醇合成酶(PnDS)和环阿屯醇合成酶(PnCAS)等参与三七皂苷生物合成途径的关键酶的基因启动子共转染烟草叶片,进行瞬时表达分析,利用GUS表达系统验证PnMYB1转录因子能否与三七皂苷生物合成关键酶基因的启动子相互作用。结果显示,PnMYB1转录因子属于R2R3-MYB家族;在过表达PnMYB1的三七细胞中,五种重要三萜皂苷在转基因细胞中均有不同程度的增加,进一步分析证明PnMYB1转录因子通过激活PnSE和PnDS的启动子,促使PnSE和PnDS的表达水平显著升高,进而实现对三七皂苷生物合成的调控。PnMYB1转录因子可以同时调控三七皂苷生物合成途径中两个关键酶基因的表达,从而影响三七皂苷的生物合成。