2种大蕉发育过程类胡萝卜素代谢分析

为探究贵州本地2种不同颜色果肉大蕉类胡萝卜素代谢规律,利用高效液相色谱串联质谱法对橙黄肉大蕉与白肉大蕉果实中类胡萝卜素进行定性和定量检测,对类胡萝卜素成分和积累量的种内时序性差异和同时序的种间差异进行分析。结果表明,橙黄肉大蕉与白肉大蕉果肉分别检测到32种和28种类胡萝卜素。橙黄肉大蕉果实发育3个阶段类胡萝卜素积累量均显著高于白肉大蕉,在成熟期橙黄肉大蕉的类胡萝卜素含量是白肉大蕉的7.55倍;橙黄肉大蕉类胡萝卜素的合成主要发生在果实发育中后期,其含量先升高后降低,而白肉大蕉类胡萝卜含量持续降低。橙黄肉大蕉除幼果期叶黄素含量最高外,其他时期均为β-胡萝卜素含量最高,β-胡萝卜、α-胡萝卜素、叶黄素是其主要类胡萝卜素成分;叶黄素、β-胡萝卜素、紫黄质-肉豆蔻酸酯-发酸酯是白肉大蕉的主要类胡萝卜素成分。研究结果为揭示两类大蕉果实类胡萝卜素积累机制奠定基础。

酿酒酵母中高效积累β-胡萝卜素的代谢途径构建

β-胡萝卜素是一种橘黄色的脂溶性色素,属于类胡萝卜素家族,基于其丰富的生物学活性,在食品、医药、化妆品等领域具有广泛的应用。国内外对β-胡萝卜素市场需求量巨大,特别是天然来源的β-胡萝卜素具有广阔的市场前景,建立适合天然β-胡萝卜素生产的微生物细胞工厂显得尤为重要。本研究利用基因工程手段克隆了β-胡萝卜素生物合成途径中的三个基因,分别是来源于酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)的香叶基香叶基焦磷酸合成酶基因(ScBTS1)、红法夫酵母(Xanthophyllomyces dendrorhous)的八氢番茄红素脱氢酶基因(XdCrtI)以及同时具有八氢番茄红素合成酶和番茄红素环化酶的双功能酶基因(XdCrtYB),构建组成型表达载体pYES2-Kan-CrtI-CrtYB-BTS1,并转化至酿酒酵母MKP-o中,最终筛选获得能够生产β-胡萝卜素的酿酒酵母基因工程菌株。结果显示,此工程菌摇瓶产量达到14.53 mg/g细胞干重(DCW)且发酵周期短,不仅可以稳定高效地积累β-胡萝卜素,同时发酵过程中无需添加诱导剂,有利于节约生产成本。因此,可以将其作为一株具有较高β-胡萝卜素生产能力的底盘菌株,为后续建立稳定高产β-胡萝卜素的微生物细胞工厂提供参考。

高等植物类胡萝卜素的生物降解途径研究进展

总结了高等植物类胡萝卜素降解的主要途径。指出类胡萝卜素的降解主要有酶降解和非酶降解2种方式,前者主要有羟化酶降解、双加氧酶裂解和脂氧合酶降解,后者主要有直接化学氧化降解、光氧化降解和热氧化降解。其中,热氧化降解包括温和条件（0~100℃）下的和剧烈条件（300~800℃）下的。目前,类胡萝卜素降解的调控机制尚不完全清楚。本研究可为植物类产品生产和加工中类胡萝卜素降解的人工控制提供理论依据。

不同花色万寿菊类胡萝卜素降解途径相关酶基因表达分析

研究以‘猩红色’万寿菊和‘非洲’万寿菊为试验材料,利用Real-time荧光定量PCR技术研究类胡萝卜素降解代谢途径中CCD1,CCD4b,CCD7和NCED2在不同品种及不同器官中的表达情况。结果表明:CCD1,CCD4b,CCD7和NCED2在不同万寿菊品种根、茎、叶、花中均有不同程度的表达,4个基因在花中的表达均为‘非洲’万寿菊高于‘猩红色’万寿菊(P<0.01),表明上述基因可能与不同万寿菊花色差异的形成有密切关系。

3种石斛属植物类胡萝卜素成分及代谢途径分析

[目的]分析黄色花石斛兰盛开期花瓣中的类胡萝卜素种类和含量,推定石斛属类胡萝卜素合成途径,为探讨黄色花石斛的呈色机理和黄色花育种提供参考。[方法]以花色为黄色的鼓槌石斛、密花石斛和球花石斛的盛开期花瓣和唇瓣为试验材料,采用英国皇家园艺学会比色卡进行花色描述,利用合相色谱串联三重四极杆质谱仪(UPC^2-MS/MS)进行类胡萝卜素定性、定量分析,推测石斛属类胡萝卜素代谢途径。[结果]表明:3种石斛属植物花瓣和唇瓣色系可分为白色系和淡黄-明黄-金黄色系,花瓣和唇瓣中共鉴定出8个类胡萝卜素组分,分别是β-胡萝卜素、α-隐黄质、β-隐黄质、紫黄质、叶黄素、花药黄质、玉米黄质和叶黄素酯化物。定量分析显示:球花石斛白色花瓣中类胡萝卜素含量极少,总量约为52.26μg·g^-1,随着黄色加深,类胡萝卜素总量逐渐增加,球花石斛金黄色唇瓣中的类胡萝卜素总量最高,达到3 810.89μg·g^-1。密花石斛淡黄色花瓣中以叶黄素为主;球花石斛和密花石斛金黄色唇瓣中主要是α-隐黄素、叶黄素和叶黄素酯化物;明黄色鼓槌石斛花瓣中以玉米黄质、花药黄质和叶黄素为主。[结论]α-胡萝卜素及其衍生物是淡黄色和金黄色石斛花瓣中的主要类胡萝卜素成分,而β-胡萝卜素及其衍生物是明黄色石斛花瓣的主要类胡萝卜素成分。结合类胡萝卜素代谢途径,推测通过调控LCYE基因的表达,可实现黄色花石斛的花色定向改良。

类胡萝卜素降解方式的研究进展

类胡萝卜素是一类由植物和某些光合微生物产生的亲脂性异戊二烯类色素,广泛存在于自然界中。根据其种类和化学键断裂位置不同,可生成多种在生物体内有重要功能的衍生物,包括类维生素A、色素、植物激素和香气物质。目前,类胡萝卜素的降解方式有多种,如物理降解、化学降解和生物降解等,其中生物降解又分为特异性酶降解和非特异性酶降解。本文对类胡萝卜素降解产物的种类和功能进行介绍,并对其降解方式进行全面综述,重点阐述生物降解的优势,对特异性酶和非特异性酶及其作用位点进行详细介绍,指出筛选高活性类胡萝卜素降解酶及其在食品加工工业上的应用为今后研究的方向。

微藻类胡萝卜素生物合成代谢途径的研究进展

微藻是一类没有根茎叶,却能够进行光合作用的真核生物。由于微藻生长速度快、适应性强、生长不受季节影响,因此选择微藻作为提取类胡萝卜的主要原料越来越受到人们的青睐。微藻含有多种多样的生物活性化合物,如:色素、多糖和长链多不饱和脂肪酸等,它们在食品、药品及其他行业中被广泛应用。其色素包括类胡萝卜素、藻胆蛋白等,且富含的类胡萝卜素主要包括番茄红素、叶黄素和虾青素等。类胡萝卜素对视觉系统、皮肤组织有保健功能,并且能够抵抗强光、高温或深水等不良环境。本文在归纳总结主要类胡萝卜素的种类及类胡萝卜素在微藻中的分布及特点的基础上,重点对微藻中类胡萝卜素生物合成代谢途径和其过程中的相关基因以及基因克隆现状进行了阐述,为微藻类胡萝卜素代谢途径的深化研究提供参考。

胶红酵母产类胡萝卜素的研究进展

类胡萝卜素属于萜类化合物,在染色、食品、医药等领域具有很高的应用价值。类胡萝卜素常采用化学合成法、植物提取法和微生物发酵法得到,其中微生物发酵法最具发展前景。综述了胶红酵母产类胡萝卜素的代谢途径、优化菌株培养策略及类胡萝卜素提取策略,并介绍了利用基因工程手段调控关键酶基因的表达水平来提高类胡萝卜素产量及控制代谢途径筛选类胡萝卜素高产菌株,为类胡萝卜素的工业化生产提供了理论依据。

栅藻全转录组测序与类胡萝卜素合成途径相关基因分析

栅藻(Desmodesmus sp.)是一种能产生重要次生代谢产物类胡萝卜素的海洋绿藻,为了深入了解栅藻类胡萝卜素代谢途径及关键酶基因,本研究通过Illumina高通量测序平台对栅藻进行转录组测序.利用Trinity软件对转录组数据进行从头组装,共获得37 634个Unigenes,经过与Nt、Nr、Swiss、Prot、KEGG、COG、GO数据库比对,共有23 235个Unigenes获得注释.GO分类中(level 2)注释最多的分别是代谢过程(metabolic process),细胞组分(cell part)和催化活性(catalytic activity),与KEGG数据库比对发现14 123个Unigenes与128条代谢途径相对应.根据组装和注释的转录组结果,鉴定了栅藻中与类胡萝卜素生物合成途径相关的基因,构建了栅藻类胡萝卜素代谢途径,获得的栅藻转录组数据有利于进一步研究类胡萝卜素代谢途径中相关基因的功能及调控.

茶类胡萝卜素研究进展

类胡萝卜素是茶(Camellia sinensis (L.) O. Ktze.)中一类重要的光合色素,具有光保护、抗氧化等众多生理功能,同时也是脱落酸、独脚金内酯和胡萝卜内脂等植物激素的合成前体,在茶生长发育过程中起极其重要的作用。类胡萝卜素还是构成茶叶外形、叶底色泽的重要成分,也是茶叶重要致香物质的前体物,其种类、含量对茶叶品质起着至关重要的作用。本文对茶中类胡萝卜素种类、代谢途径及其对制茶品质的影响等方面的研究进展进行了综述,同时对茶类胡萝卜素下一步的研究方向进行了展望。

百合类胡萝卜素代谢途径关键酶基因的分析及LoLcyB的克隆

本研究以东方百合品种‘Justina’叶片的5个生长阶段(10 d,25 d,50 d,75 d和100 d)和生长100 d的花柱、花药、花瓣、叶片、茎、鳞茎和根这7个不同部位为试验材料,采用有机溶剂法测量百合类胡萝卜素和叶绿素含量,根据转录组文库测序结果对百合类胡萝卜素代谢途径的12个关键酶基因(PSY,PDS,Z-ISO,ZDS,CRTISO,LCYB,LCYE,%HYB,VDE,ZEP,CCS和NCED)进行半定量表达分析,并克隆百合LCYB基因的ORF序列,并对其进行相关的生物信息学分析。结果显示,在百合叶片生长的5个不同阶段和百合成熟期的7个不同部位中,类胡萝卜素和叶绿素含量出现显著差异的现象,在不同生长阶段和不同部位12个关键酶基因的表达量各不相同。LCYB基因的完整开放阅读框(ORF)被克隆得到,全长1 503 bp,编码500个氨基酸,具有典型的Carotene Cycl超级家族保守区域特征,在已知全基因组植物中与小果野蕉(Musa acuminata)亲缘关系最近。本研究为百合类胡萝卜素代谢途径的进一步研究,深入了解百合花色和叶色合成的分子机理提供了坚实的理论基础。

取代脲类除草剂降解菌鞘氨醇杆菌(Sphingobium sp.)Pu21的分离和鉴定与降解特性

[目的]分离取代脲类除草剂的高效降解菌,为农药污染土壤的生物修复提供理论依据和物质基础。[方法]从农药厂废水处理池的活性污泥中分离筛选到1株取代脲类除草剂的高效降解菌株,结合形态、生理生化特征和16S rRNA基因序列对其进行鉴定,并研究其降解特性和降解途径。[结果]经鉴定,菌株Pu21为鞘氨醇杆菌(Sphingobium sp.),该菌能同时降解N,N-二甲基取代脲类除草剂异丙隆和N-甲氧基-N-甲基取代脲类除草剂利谷隆。外界温度在25~35℃时对异丙隆和利谷隆降解影响较小,降解2种除草剂的最适温度均为35℃。在初始p H值为6.0~8.0时皆能快速降解异丙隆和利谷隆,最适p H值均为7.0。外加葡萄糖或麦芽糖时,对异丙隆的降解没有影响,但能提高利谷隆的降解,加入蛋白胨或酵母粉后2种除草剂的降解效率都显著提高。降解谱试验表明,菌株Pu21还可以降解敌草隆、伏草隆、绿麦隆、甲氧隆、灭草隆、非草隆和绿谷隆。依据HPLC和MS/MS结果,推测Pu21降解异丙隆途径为:异丙隆脲基侧链N-上脱甲基生成1-(4-异丙基苯基)-3-甲基脲(MDIPU),接着脱甲基生成1-对异丙基苯基脲(DDIPU),断开脲桥形成对异丙基苯胺(4IA)。利谷隆降解途径为:利谷隆脲桥直接断裂生成3.4-二氯苯胺(3,4-DCA)。[结论]菌株Pu21具有优良的降解能力,且降解底物谱广,在取代脲污染土壤的生物修复或生产废水生物强化处理中应用前景广阔。

草酸青霉菌Penicillium oxalicum IM-3对氯代吡啶烟碱类杀虫剂的代谢作用

从土壤中分离出1株可降解氯代吡啶烟碱类杀虫剂啶虫脒(AAP)的丝状真菌菌株IM-3,经形态观察和18S rDNA序列比对,IM-3菌株被鉴定为草酸青霉菌(Penicillium oxalicum)。培养14 d,P.oxalicumIM-3在矿物盐培养基中可降解41.6%的啶虫脒、14.1%的吡虫啉(IMI),但不降解噻虫啉(THI)和烯啶虫胺(NIT)。HPLC和LC-MS/MS分析显示,啶虫脒降解途径为N-脱甲基生成IM2-1和氧化断裂氰基亚胺基生成IM1-3。

细菌降解三苯甲烷类染料废水的研究进展

三苯甲烷类染料因具色泽鲜艳、着色力高、色谱范围广等优势,被广泛应用于纺织、印染行业。但是,染料废水含有大量环境难以降解的有害物质,随着废水的不断排放,这些有害物质逐渐在环境中积累,最终会造成严重的环境污染,甚至危及人体健康。本文综述了如何利用细菌降解三苯甲烷类染料废水,总结了目前已报道的主要脱色菌种及其涉及的相关代谢产物、降解途径等,并分析了其存在的问题。

不同成熟果色辣椒中PSY1基因的差异表达分析

为了研究PSY1基因在辣椒不同成熟果色形成过程中的作用机理,以Y15016、Y15016-2、SP01、SP02、Z1为材料,克隆PSY1基因并进行时空表达分析,结合部分生物信息学方法,对PSY蛋白功能性质及辣椒不同果色材料中PSY1基因的表达情况进行研究分析。结果表明:5个品种辣椒中均能克隆到PSY1全长基因,且序列无差异;基因结构分析表明,辣椒PSY1基因包含6个外显子、5个内含子,全长为2 844 bp,其CDS全长为1 260 bp,编码419个氨基酸。序列比对和进化树分析表明,辣椒PSY蛋白与同科的番茄、烟草同源PSY蛋白在亲缘关系上最为接近。qRT-PCR分析结果显示:PSY1基因在试验选用的5个品种辣椒根、茎、叶、花组织中均显示表达,在根组织中表达量最低,叶组织中的表达量最高;在橙色突变体Y15016-2的表达量总体高于其在野生型Y15016中的表达量,而在黄色突变体SP02中,其表达量明显低于野生型SP01;在果实不同发育阶段,PSY1基因除Ⅲ期表达有所降低外,其表达量随果实发育总体呈现上升趋势,且在不同果色材料的成熟期(Ⅳ—Ⅴ期)达到最大值。PSY1基因启动子分析结果显示,供试材料中其序列未见差异。结果表明,在不同果色辣椒的果色形成过程中,PSY1基因的差异表达可能起到了较为重要的作用。

高等植物叶黄素合成代谢与调控机制

叶黄素(lutein)是C_(40)的萜类化合物,结构中含紫罗酮环,广泛存在于自然界中。叶黄素是高等植物光系统中主要的光合色素,能捕获光能供叶绿素进行光合代谢。叶黄素在预防视网膜黄斑变性、白内障、癌症及心血管疾病等方面有重要作用。本文综述高等植物叶黄素的生物代谢途径与其关键酶的作用和调控机制,并对今后的重点探索方向和优先研究内容提出建议。

甜瓜呈香组分及其合成途径研究进展

介绍甜瓜中挥发性组分及其香气特征,并举例综述挥发性组分生物代谢途径。在已检测出的200多种挥发性组分中,甜瓜呈香组分包括壬醛、辛醛、反-2-壬烯醛、顺-6-壬烯醛、反,顺-2,6-壬二烯醛、乙酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯和β-紫罗酮等。这些呈香组分大多来自脂肪酸、氨基酸和类胡萝卜素代谢途径。在脂肪酸代谢途径中,亚油酸/亚麻酸在脂氧合酶等酶的作用下生成顺,顺-3,6-壬二烯醛、反,顺-2,6-壬二烯醛等呈香组分;在氨基酸代谢途径中,异亮氨酸通过酶促反应生成2-甲基丁酸乙酯等呈香组分;在类胡萝卜素代谢途径中,β-胡萝卜素在类胡萝卜素裂解双加氧酶的作用下生成β-紫罗酮等呈香组分。在上述生理代谢途径中,脂氧合酶、乙醇脱氢酶、醇酰基转移酶、氢过氧化物裂解酶、类胡萝卜素裂解双加氧酶是影响呈香组分形成和积累的关键酶。

一株高效氯嘧磺隆降解菌的分离鉴定及其降解机理初探

消除农业生产中除草剂残留是现代农业绿色发展的关键,为发掘更多磺酰脲类除草剂高效降解微生物资源,系统阐述氯嘧磺隆的微生物降解途径。以氯嘧磺隆为唯一氮源,从某磺酰脲类除草剂生产厂废水处理活性污泥中分离出的高效氯嘧磺隆降解菌LAM2021。生理生化特性和16S rRNA基因序列比对分析结果表明,该菌株属小坂菌属(Kosakonia sp.)。单因素试验结果经RSM优化后,菌株LAM2021在无机盐培养基中对50 mg/L氯嘧磺隆的最佳降解条件为:接种量5%、培养温度30℃、pH 6.0,11 h后降解率可达94.6%。利用高效液相色谱(HPLC)对接菌后降解体系内代谢产生的酸类物质进行分离与鉴定,结果表明产物主要为柠檬酸。推测菌株LAM2021受高浓度氯嘧磺隆胁迫,利用葡萄糖产生柠檬酸,通过降低环境pH使氯嘧磺隆发生水解,从而解除其胁迫。从菌株全基因组信息中发现有参与氯嘧磺隆降解的酯酶编码基因。采用液相色谱-质谱联用(LC-MS)对菌株LAM2021与氯嘧磺隆混合培养后的代谢产物进行检测与鉴定,共有5种主要物质被检测到。根据氯嘧磺隆的化学结构式和中间代谢产物特征,推测菌株LAM2021降解氯嘧磺隆的代谢途径为:氯嘧磺隆中的脲桥先水解断裂成2-氨基-4-氯-6-甲基嘧啶和邻甲酸乙酯苯磺酰胺,随后酯键被脱酯断裂成邻甲酸乙酯苯磺酰胺,最后环化为N-醛基糖精。

二甲戊灵微生物降解研究进展

二甲戊灵是一种广谱、高效的二硝基苯胺类除草剂。由于人们对其大量的生产和使用,该农药残留已经成为重要的环境问题。传统物理化学方法降解农药残留成本高、效率低、易造成二次污染等问题,生物法因具有高效、安全、无污染等优势在农残降解方面有巨大的发展前景。为推动二甲戊灵生物降解的研究,文中综述了二甲戊灵微生物降解菌株、降解代谢途径、降解相关基因的研究进展,并对现阶段二甲戊灵微生物降解研究存在的问题及未来研究方向进行了讨论,以期为微生物降解二甲戊灵残留的深入研究提供参考。