类胡萝卜素生物合成途径及其控制与遗传操作

类胡萝卜素在真菌和植物细胞胞液/内质网上是由乙酰CoA经甲羟戊酸途径合成的,在细菌与植物质体中由磷酸甘油醛与丙酮酸经1-脱氧木酮糖-5-磷酸途径合成.形成的异戊烯基焦磷酸经多次缩合生成第一个类胡萝卜素八氢番茄红素,再经脱氢、环化、羟基化、环氧化等转变为其它类胡萝卜素.类胡萝卜素生物合成中涉及的酶都是膜结合的或整合入膜中的.类胡萝卜素合成是通过底物可利用性与环化分支方式进行控制的.白色体到叶绿体的转变以及花与果实成熟时类胡萝卜素合成增加是在基因转录水平调节的.进行类胡萝卜素合成酶基因的转化,可增加转化体类胡萝卜素的积累.

谷子类胡萝卜素生物合成途径中番茄红素β-环化酶基因的克隆

利用降落PCR的方法 ,从谷子基因组中获得lcy b基因。全序列分析表明 ,其开放阅读框为 1782bp ,编码的蛋白由 5 94个氨基酸组成 ,分子质量为 6 772 4u。将获得的谷子lcy b基因序列与已发表的其他植物lcy b基因序列比较 ,发现所得到的基因序列与单子叶植物黄水仙的同源性明显高于与双子叶植物的同源性。蛋白质序列比较发现中部和尾部的部分区段内氨基酸同源性较高 ,且都存在FLYAMP序列和FAD/NAD(P)结合区等植物LCY B的特征序列。Southern杂交结果表明 ,lcy b在基因组中以单拷贝存在。

蓝藻中类胡萝卜素生物合成途径研究进展

文中就近年来在蓝藻中类胡萝卜素生物合成的研究进行了总结,并进行了展望。

辣椒类胡萝卜素生物合成的分子遗传学研究进展

辣椒(Capsicumspp.)属于茄科辣椒属,作为一种蔬菜和香料作物在世界各地得到广泛栽培。除作为烹饪食材和香料应用外,辣椒在制药和化妆品领域也有广泛的用途。类胡萝卜素是一类天然色素的总称,参与植物许多重要的代谢过程,如光合作用、光保护、光形态建成和生长发育等。类胡萝卜素具有多种生物活性,是辣椒果实主要的营养物质之一,培育类胡萝卜素含量更高的辣椒品种需要全面深入了解其生物合成及其调控的分子机制。分子生物学和生物技术的发展促进了类胡萝卜素生物合成基因的鉴定,为培育类胡萝卜素含量更高的辣椒新品种提供了机会。该文描述了类胡萝卜素的生理作用、类胡萝卜素与辣椒果实颜色、类胡萝卜素生物合成途径、辣椒类胡萝卜素生物合成途径的结构基因及调控因子、辣椒果实颜色的分子遗传学及与辣椒果实颜色有关的QTL位点等方面的研究进展。牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶(GGPS)、八氢番茄红素合成酶(PSY)、八氢番茄红素脱氢酶(PDS)、ζ-胡萝卜素去饱和酶(ZDS)、番茄红素环化酶(LCY)、辣椒红素-辣椒玉红素合成酶(CCS)等是辣椒类胡萝卜素生物合成通路的端口酶和限速酶,其表达丰度和活性高低直接调控辣椒体内类胡萝卜素的含量。MYB306、DIVARICATA1、BBX20等转录因子参与辣椒类胡萝卜素生物合成的调控。类胡萝卜素生物合成和调控基因的多样性决定类胡萝卜素单体的数量和含量,影响辣椒果实呈现的颜色。基于目前研究进展,该文对未来辣椒类胡萝卜素代谢研究进行了展望,以期为今后培育富含类胡萝卜素的生物强化型辣椒新品种提供新思路。

类胡萝卜素的生物合成途径及生物学功能研究进展

类胡萝卜素具有重要的生物学功能 ,一直是研究的热点。综述近十年来对植物类胡萝卜素的生物合成途径 ,并对其生物学功能参与光系统的组装、非光化学猝灭、基因表达、抗氧化性和维持膜的稳定性等五个方面的研究进展作一介绍。

甘薯类胡萝卜素生物合成与调控的研究进展

类胡萝卜素含量是甘薯重要的品质,对甘薯的食用品质、营养价值和经济效益起着至关重要的作用.目前,虽然对植物类胡萝卜素合成途径的研究已经较为透彻,部分相关结构基因已被克隆,但对甘薯类胡萝卜素生物合成调控的研究鲜有报道.综述了甘薯类胡萝卜素种类与含量、生物合成与调控方面的研究进展,为培育高类胡萝卜素含量的甘薯特优新品种提供参考.

类胡萝卜素代谢途径上游基因对赤霉素生物合成的影响以及赤霉素的分子生物学效应

对赤霉素和脱落酸前体物质类胡萝卜素的关系进行了分析和探讨,发现二者之间存在着密切的联系,尤其是类胡萝卜素代谢途径的上游基因对赤霉素合成有很大影响。此外,全面深入的了解赤霉素的性质、生物学效应等,有利于我们更好地理解它如何在植物生长发育中发挥作用,从而改善其应用效果。

西红花中类胡萝卜素生物合成途径研究进展

以西红花苷为代表的脱辅基类胡萝卜素类化合物是传统中药西红花Crocus sativus的主要药效成分,具有广泛的抗氧化、抗炎、抗粥样动脉硬化、抗癌、抗抑郁等药理活性。西红花中类胡萝卜素的生物合成途径包括以甲羟戊酸起始合成牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸至玉米黄质的传统上游路径,以及裂解玉米黄质特异性合成西红花酸及西红花苷的下游途径。对近年来西红花中类胡萝卜素代谢途径相关关键酶基因的研究现状进行综述,为进一步解析合成西红花苷等类胡萝卜素衍生物的下游途径指明方向,更为后续采用代谢工程的手段提高西红花苷等药效物质产量提供理论依据。

植物类胡萝卜素生物合成相关基因的表达调控及其在植物基因工程中的应用

类胡萝卜素是人类饮食结构中不可缺少的重要成分,具有多种重要的保健功能,尤其是有些类胡萝卜素,如β-胡萝卜素是合成维生素A的前体,具有抗癌和提高免疫力等功效。类胡萝卜素还广泛用于医药和化妆品工业。迄今为止,自然界中发现的大多数类胡萝卜素都是微量的中间产物,很难直接利用。本文概述了高等植物类胡萝卜素生物合成途径、类胡萝卜素生物合成关键酶基因的克隆,如异戊烯焦磷酸异构酶、牻牛儿牻牛儿基焦磷酸合成酶、八氢番茄红素合成酶、八氢番茄红素脱氢酶、ζ-胡萝卜素脱氢酶、!-番茄红素环化酶、ε-番茄红素环化酶,并对这些关键酶基因的功能进行鉴定。以水稻、油菜、马铃薯和番茄为例,阐明了类胡萝卜素合成关键酶基因在植物基因工程中的应用。将黄水仙的Psy和Lcy-b以及噬夏孢欧文氏菌(Eriwiniauredovora)CrtI基因同时转入水稻,水稻种子内胚乳类胡萝卜素含量得到提高。另外,在油菜、马铃薯和番茄中转入与类胡萝卜素合成相关的基因,类胡萝卜素含量也发生不同程度的提高,基因表达水平也发生变化。阐述了通过基因操作技术只能得到极少量的类胡萝卜素,只有进一步弄清类胡萝卜素代谢途径,提高外源基因在植物中的特异表达,才能合成大量类胡萝卜素,使类胡萝卜素遗传操作技术成功运用于作物品质改良。

类胡萝卜素生物合成的分子生物学研究

介绍了生物体内类胡萝卜素生物合成分子生物学领域内的进展及现状,并列举了在这些研究中所采用的一些实验方法和技术。

植物类胡萝卜素的生物合成及其调控

阐述植物类胡萝卜素的生物合成途径和影响植物类胡萝卜素生物合成的因素，重点介绍该途径中的主要酶及其基因研究的进展。

GA_(3)处理对木薯类胡萝卜素生物合成的影响

木薯(Manihot esculenta Crantz)属大戟科木薯属热带作物,具有耐干旱贫瘠等特性,木薯叶片富含蛋白质,块根富含淀粉但是缺乏类胡萝卜素,是热带低收入人口的主粮。国家木薯产业技术体系"十三五"期间关于木薯产业问题指出,类胡萝卜素是粮饲化的重要指标,类胡萝卜素也是维生素A的前体物质。本文在前期研究中筛选到与类胡萝卜素生物合成相关转录因子MeGAMYB,MeGAMYB是一种受GA响应的转录因子。为了研究其如何介导GA促进类胡萝卜素生物合成的分子机制,明确其与类胡萝卜素含量及其生物合成途径基因的相关关系,本研究用50 mg/L浓度GA_(3)处理培养40 d的‘SC9’茎秆水培苗,在0、3、6、9、12 h取根、茎、叶和叶柄样品检测类胡萝卜生物合成中相关基因的表达情况以及在0、1、2、3、4 d检测类胡萝卜素含量,平行对照用水处理,结果显示:类胡萝卜代谢途径中相关基因以及类胡萝卜素生物合成受GA_(3)诱导,其中叶片在处理4 d时α-胡萝卜素含量最高达到0.19μg/g,是对照的1.2倍;叶片中β-胡萝卜素含量在GA_(3)处理3 d时最高达107.73μg/g,是对照的1.25倍,叶黄素和玉米黄质的含量在处理4 d内都随着GA_(3)处理时间延长含量呈不断增加的趋势。而类胡萝卜素生物合成相关基因如MeLCYB、MeCRTISO、MeZDS、MePDS、MeBCH、MeVDE、MeXAN和MeAAO等和转录因子MeGAMYB的表达量受GA_(3)均上调,其中MeLCYB、MeCRTISO、MePDS、MeBCH、MeAAO和MeXAN等基因的表达趋势与转录因子MeGAMYB的表达趋势一致。本研究可以看出,GA_(3)能促进木薯类胡萝卜素的合成,通过调控类胡萝卜素生物合成相关基因的表达来促进类胡萝卜素的积累,但是具体的调控机制还需要进一步阐释。本结果为研究木薯类胡萝卜素代谢调控机制提供候选功能基因与转录因子,为阐述木薯类胡萝卜素生物合成的机制奠定基础。

类胡萝卜素生物合成相关基因的克隆及其遗传工程的研究进展

类胡萝卜素具有重要的生物学功能,尤其对人体健康有着更重要的作用,近年来一直是研究的热点。综述了类胡萝卜素生物合成途径及相关基因的分离,以及运用这些基因提高微生物和植物中类胡萝卜素含量的遗传工程研究进展。

类胡萝卜素生物合成代谢工程研究进展

综述了植物和微生物利用代谢工程改变类胡萝卜素组成与含量的方法及应用研究进展,分析了存在的主要问题,并展望了未来的研究方向.

类胡萝卜素生物合成抑制剂研究进展

概述了类胡萝卜素生物合成抑制剂类除草剂的作用机理以及八氢番茄红素去饱和酶(phytoenedesaturase,PD酶)抑制剂的结构-活性关系。简要介绍了进入商品化开发应用的类胡萝卜素生物合成抑制剂类除草剂品种以及它们的除草活性。

天然类胡萝卜素生物合成与生物技术应用

类胡萝卜素是重要天然食用色素族群之一,它不仅可为食品添色,还具有较高营养保健价值。类胡萝卜素广泛存在于高等植物、藻类、少数微生物和部分动物体内,但不同生物在合成途径细节及所积累的类胡萝卜素种类方面存在较大的差异。通过优化培养条件、转基因和水解酶辅助提取等生物技术手段提高了类胡萝卜素产量,降低了生产成本,从而使天然类胡萝卜素制品得到更广泛的应用。

类胡萝卜素生物合成的调控因素及其对光合作用的影响

综述了调控类胡萝卜素生物合成途径的主要因素,从除草剂的作用机理上揭示了类胡萝卜素对光合作用的影响,对两者的联系有了更清晰和深入的认识。

虾青素及其他类胡萝卜素的生物合成研究

应用高效液相色谱对法夫酵母合成产物中的虾青素和其他类胡萝卜素进行了定性和定量分析 。

植物与藻类中类胡萝卜素合成途径研究现状

近年来植物和藻类中类胡萝卜素生物合成的研究越来越引起人们的重视，并取得很大的进展，本文就其研究现状与进展作了简要综述。

植物类胡萝卜素生物合成及其调控与遗传操作

类胡萝卜素是生物体内通过类异戊二烯途径合成的、自然界广泛存在的一大类天然色素物质的总称。近年来,类胡萝卜素生物合成基因的分离和功能鉴定与有关类胡萝卜素生物合成调控机制研究的新进展,使通过遗传操作调控植物体内类胡萝卜素生物合成途径成为可能。本文主要综述了近年来类胡萝卜素生物合成及其调控研究的进展,并介绍了应用转基因技术改变植物体内类胡萝卜素成分与含量的成功事例。