玉米花青素生物合成代谢调控

花青素(anthocyanidin)以糖苷形式与葡萄糖或纤维二糖分子结合存在,是一类水溶性天然色素,广泛存在于自然界中的果蔬和花卉中。花青素具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤以及抑制病毒生长等生理活性,因此在食品和医药领域具有广阔的应用前景。随着对植物花青素合成途径的深入研究,花青素生物合成途径逐渐清晰,但是花青素调控基因以及机制仍有很大的探索空间。紫玉米是一种富含花青素的作物,其花青素生物合成途径的研究具有重要的实际意义。近年来,研究人员在富含花青素玉米研究中取得了较大进展,但在花青素玉米的精准育种方面有待进一步研究。本文从玉米的花青素生物合成途径、关键酶基因和调控基因等方面进行综述,系统分析了玉米花青素合成途径中各个结构基因以及MYB、bHLH、WD40等调控基因对花青素合成的影响;阐述了MBW三元复合物对花青素的调控;讨论了富含花青素玉米育种中尚未解决的问题及未来研究方向,以期为今后开展花青素玉米遗传改良以及选育高花青素玉米品种提供参考。

假单胞菌代谢产物藤黄绿菌素化学结构、生物合成途径、调控机制及应用研究进展

藤黄绿菌素(pyoluteorin,Plt)是假单胞菌产生的次级代谢产物,具有广谱抑菌活性。本文系统介绍了Plt产生菌、化学结构、生物合成途径及其调控机制等方面的研究进展。在此基础上,总结了构建高产Plt工程菌株的策略和成果。最后,展望了Plt成为新型代谢产物农药的潜力和未来的研究方向。

脱落酸调控与植物抗病相关次生代谢产物生物合成的研究进展

植物次生代谢产物的生物合成与植物激素密切相关.脱落酸(ABA)激素可以显著增加与植物抗病性相关植物次生代谢产物生物合成.本文概述了ABA激素的生物合成,重点阐述了ABA激素调控植物生长和抗逆胁迫以及酚酸、黄酮、萜类等植物抗病性相关次生代谢产物生物合成的研究进展,并对研究前景进行展望.深入探讨ABA激素生物合成以及参与调控下游的分子机制,可为开发和利用基因工程技术优化次生代谢途径,提高次生代谢产物含量从而提高植物抗病性,在新药创制、工农业生产等方面具有广泛的应用前景.

产油微生物油脂生物合成与代谢调控研究进展

自然界中少量微生物在适宜条件下产生并贮存质量超过其细胞干重 2 0 %的油脂 ,具有这种表型的菌种称为产油微生物。产油微生物利用可再生资源 ,得到的微生物油脂与植物油脂具有相似的脂肪酸组成 ,有的还含有丰富的多不饱和脂肪酸 ,具有广阔开发应用前景。简要介绍了产油微生物的种类和代谢特点 ,较详细地阐述了微生物产油机制和代谢调控途径的最新研究进展 。

长春花生物碱生物合成途径中关键步骤与代谢调控研究进展

目的 :概括长春花生物碱生物合成途径。探讨长春花生物碱生物合成途径中代谢调控规律。方法 :通过细胞培养 ,组织培养及毛状根的培养分析了目的生物碱合成的关键步骤。并从光照培养 ,添加前体物 ,诱导子诱导等方面论述了代谢调控的研究进展。结果与结论 :长春花目的生物碱合成的主要障碍在于缺乏文多灵碱的积累。为达到工业化生产 。

微生物次级代谢产物生物合成基因簇与药物创新

微生物产生众多结构和生物活性多样的次级代谢产物,其生物合成基因簇的克隆是药物创新和产量提高的必要前提。迄今为止已有超过150种生物合成基因簇通过各种方式被克隆,并被用于组合生物合成、体外糖类随机化、代谢工程的定向改造。我们研究室已经克隆并测定了氨基糖苷类井冈霉素/有效霉素、多烯类抗生素FR-008/克念菌素、聚醚类南昌霉素、聚酮类梅岭霉素、杂合聚酮-多肽类口恶唑霉素等生物合成基因簇。深入的基因功能分析揭示了他们独特的生物合成途径和调节机理,为正在进行的组合生物合成结构改造和代谢工程产量提高奠定了基础。

海洋微生物次级代谢产物生物合成的研究进展

海洋微生物次级代谢产物往往具有新颖的化学结构,蕴含着独特的生物合成途径、酶学机理和不同于陆生放线菌次级代谢产物的生物合成机制。自从2000年第一例海洋微生物天然产物enterocin的生物合成基因簇被阐明以来,迄今已克隆和鉴定了27种海洋微生物次级代谢产物的完整生物合成基因簇。这些次级代谢产物的生物合成主要源于四种途径,包括聚酮合酶途径,非核糖体肽合成酶途径,聚酮-非核糖体肽合成酶杂合途径,以及其他途径。本文综述了近年来一些重要海洋微生物活性次级代谢产物的生物合成途径,以及组合生物合成技术在海洋微生物次级代谢产物结构多样化方面的应用。

植物挥发性有机物合成与代谢途径及其释放与感知调控机制的研究进展

植物释放的挥发性有机物(biogenic volatile organic compounds,BVOCs)是具有低沸点、易挥发的低分子量亲脂性化合物,在植物发育的整个过程中,它们通常通过不同底物的几个独立途径由不同的酶催化合成,并受关键基因及转录因子等调控代谢,随后在植物细胞内和细胞之间移动而被释放出来,最终作为植物内部信号被植物感知从而进行传递交流,影响着植物各种生理反应。本文对植物BVOCs参与合成及代谢途径的调控机制、释放的细胞生理和理化性质及植物对BVOCs的感知调控进行分析和解读,以期为BVOCs的合成与代谢、释放与被感知机制的进一步研究提供参考。

喜树碱生物合成途径及其代谢调控的研究进展

喜树碱类抗癌药物的大量生产是目前生物技术研究的热点之一。本文通过对喜树碱的生物合成途径和关键酶及其基因的表达调控等方面的研宽进展进行综述，指出阐明喜树碱的生物合成途径及其代谢调控机制，实施次生代谢工程，是应用生物技求方法大量生产喜树碱及其衍生物的根本途径。

酿酒酵母中基于CRISPR/Cas9工具的基因编辑与代谢调控研究进展

CRISPR/Cas9系统已广泛用于各种生物体的基因编辑和代谢工程。本文综述了CRISPR/Cas9在酿酒酵母中的基本原理和实际应用。首先总结了CRISPR/Cas9技术的发展历史、酿酒酵母基因组中基因缺失和多DNA片段插入的成功案例。这一先进的系统减少了劳动力,增强了对分子遗传学的理解,加速了微生物工程的发展。其次总结了基于CRISPR/Cas9的系统在生产高附加值化学品和提高酿酒酵母耐应激性方面的研究进展。该综述对酿酒酵母的遗传和合成生物学研究具有重要的参考价值。

代谢工程技术调控3-羟基丁酸与3-羟基己酸共聚酯PHBHHx的微生物合成

3-羟基丁酸和3-羟基己酸共聚酯(PHBHHx)是一种新型生物可降解材料,其性能与3-羟基己酸(3HHx)在共聚物中的摩尔百分含量密切相关。本研究在两株嗜水性气单孢菌Aeromonas WQ和Aeromonas hy-drophila 4AK4中分别引入了编码酯酰辅酶A脱氢酶的yafH基因和编码合成3-羟基丁酸-CoA的phbA和phbB基因,将A.hydrophila WQ合成的PHBHHx中的3HHx的摩尔含量由3％-5％提高到20％以上;而A.hydrophila 4AK4合成的PHBHHx中的3HHx摩尔含量则由15％左右降低到3％～12％。成功地实现了对PHBHHx单体组成的调控。

链霉菌次级代谢产物生物合成基因簇异源表达研究进展

天然活性物质的合成、调控和抗性基因都是成簇的排列在微生物基因组内,通过基因工程等技术,将目的基因转移至不同的宿主菌内异源表达,不仅能够激活沉默基因簇,且可将异源表达体系作为一个非常有用的工具,通过生物合成或组合生物合成的方法生产出更多结构新颖且功能独特的实用天然产物或其衍生物。

植物萜类化合物生物合成与调控及其代谢工程研究进展

萜类化合物大多属于次生代谢产物,在自然界中分布广泛、数量众多,并且结构和功能多样,在药品、农业和工业生产中应用广泛。近年来人们对植物萜类化合物进行了大量深入的研究,主要包括萜类化合物的分离鉴定和药理研究,生物合成相关基因的克隆和相关酶的功能鉴定,以及代谢工程等方面。文章从植物萜类化合物的生物合成和调控以及代谢工程进行综述,分析了植物中萜类化合物的研究进展。

植物果实中维生素C合成代谢及其基因表达研究

维生素C(Vitamin C),又名抗坏血酸(Ascorbate acid,AsA),是生物体中具有多效功能的必需化合物。整理了植物果实中维生素C的生理功能以及其中参与维生素C合成的L-半乳糖途径、D-半乳糖醛酸途径、L-古洛糖途径、肌醇途径和维生素C循环途径,并分析了相关基因的功能和表达。对参与维生素C合成与循环的16个基因:PMI、PMM、GMP、GME、GGP、GPP、GalDH、GLDH、GalUR、MIOX、GuLDH、MDHAR、DHAR、AO、APX、GR,及其在维生素C代谢途径中的作用进行了综述。植物果实中维生素C合成代谢途径多样,关键基因的表达会在不同程度上影响其合成代谢,了解植物果实中维生素C合成代谢及相关基因的功能和表达,可为生产富含维生素C的转基因水果和蔬菜奠定基础。

用于动态调控的响应启动子在合成生物学中的应用进展

随着代谢工程和合成生物学的兴起,作为细胞工厂的微生物在生产生物基单体、药物前体及氨基酸等物质中承担着重要的角色。与传统的化学合成以及从天然动植物中提取产品相比,细胞工厂有着巨大的优势,它在减少环境污染的同时也保护了自然资源。动态调控作为代谢工程的新兴策略,能够实现代谢流的适时分布和改向,对微生物生长、代谢及应用起到重要作用。响应启动子作为动态调控的重要元件之一,在动态调控的应用中起着重要的作用。本文从动态调控系统的发展和原理、响应启动子的结构和调控机制、响应启动子的类型和特征以及应用等方面进行综述,并对响应启动子的发展前景进行展望。

CRISPR/Cas9编辑系统在微生物天然产物研究中的应用

微生物作为天然产物的巨大宝库,一直以来都是研究人员挖掘和开发新的活性化合物的重要来源。目前,利用基因编辑工具发现、生物合成和代谢调控天然产物的研究方法受到该领域研究者的广泛关注。CRISPR/Cas9遗传编辑系统以其独特的灵活靶向优势克服了其他遗传编辑方法常见的对序列同源或位点限制,简化了实验步骤,提高了实验效率,促进了天然产物研究领域的发展。本文主要介绍CRISPR/Cas9系统在微生物天然产物发现、生物合成和工程改造方面的应用,分别从CRISPR/Cas9系统的发展、天然产物生物合成基因簇的克隆和遗传编辑、天然产物结构衍生化和代谢调节、沉默天然产物基因簇的激活这几个方面阐述CRISPR/Cas9系统在微生物天然产物研究领域的优势。最后,针对CRISPR/Cas9系统无法克服的重组效率和宿主适应性问题提供了可行的解决思路。相信随着合成生物学和信息技术的发展,越来越多的与CRISPR/Cas9系统相关的遗传操作工具和方法会被开发,将不断推动天然产物领域的发展进步。

代谢调控技术在放线菌生物合成抗生素的应用进展

放线菌的次级代谢产物丰富多样,一直是抗生素及其先导化合物的主要来源之一。通过遗传操作来改造放线菌,代谢调控其抗生素的生物合成也是近年来微生物次级代谢的研究热点。结合近年来的研究成果,从调节调控基因表达,增加基因簇拷贝数及基因簇的异源表达,过表达抗性基因和转运基因,提高前体代谢通量和核糖体工程等方面综述了代谢调控技术在放线菌生物合成抗生素的应用进展。

乳酸菌Ⅱ类细菌素生物合成及其代谢调控策略

乳酸菌细菌素是乳酸菌经由核糖体合成的具有抑菌活性的多肽类物质,其中乳酸菌Ⅱ类细菌素具有很强的热稳定性和抑菌活性,但是产量较低尚不能实现商业化生产。因此,了解和掌握乳酸菌Ⅱ类细菌素合成及其代谢调控机制,对解决商业化生产过程的技术瓶颈具有重要的意义。该文综述了目前Ⅱ类细菌素生物合成和降解途径,并从代谢调控角度提出提高Ⅱ类细菌素产量的可行性策略,为提高Ⅱ类细菌素产量提供新的途径和思路,也为Ⅱ类细菌素工业化生产奠定基础。

代谢工程调控策略在生物合成氨基酸及其衍生物中的应用

氨基酸的工业化生产已有上百年历史,多用于动物饲料和食品添加剂;很多种类的氨基酸如L-半胱氨酸、β-丙氨酸、S-腺苷甲硫氨酸、4-羟基异亮氨酸和高丝氨酸等也具有很高的应用价值。相较于化工合成或分离提取的方式,利用微生物细胞作为平台生产氨基酸及其衍生物具有绿色安全、可持续等独特的优势。本文综述了近年来微生物合成氨基酸及其衍生物的研究进展,分别介绍了碳源的高效利用、限速步骤的调节、碳通量的调节、转录和反馈抑制调节以及转运调节等代谢调控策略在提高微生物生产氨基酸及其衍生物效率的研究及应用,分析了不同调控策略的优势和缺点,总结了不同氨基酸及其衍生物的应用价值,最后展望了微生物作为细胞工厂生产各类氨基酸及其衍生物的广阔前景。

内生菌对植物次生代谢产物的生物合成影响和抗逆功能研究

植物次生代谢产物具有广阔的药理活性与重要的生物功能,但天然产量低,无法满足人们日益增长的医药需求,其生物合成研究备受关注。内生菌与植物长期互利共生,影响植物众多代谢过程和生理活动,是解决次生代谢产物资源短缺的重要来源。综述了内生菌促进植物萜类,黄酮类和生物碱等次生代谢产物的生物合成,以及内生菌通过调控次生代谢物以增强植物对生物和非生物胁迫的抗性,讨论了内生菌关联植物次生代谢物在现代生物领域的生产途径和应用前景,以期为利用微生物资源为药用次生代谢产物的生物合成研究和农作物抗逆性状改良提供新思路。