植物类黄酮的分类、药理活性及其生物合成调控研究进展

类黄酮是植物中重要的次生代谢产物之一,包括黄酮、黄酮醇、异黄酮、黄烷酮、黄烷醇、查尔酮、花青素和原花青素等,在植物生长发育和逆境胁迫响应过程中发挥重要作用,同时具有抗氧化、抗衰老、抗菌消炎等药理活性。植物类黄酮的生物合成主要受两类基因控制,一类是直接编码类黄酮合成相关生物酶的结构基因,另一类是调控这些结构基因表达的转录因子。本文对植物类黄酮的种类、药理活性及其生物合成调控研究进展进行了综述,并探讨了今后的研究趋势,以期为植物类黄酮的研究和开发应用提供科学依据。

黑桫椤多器官全长转录组分析及类黄酮生物合成结构基因的挖掘

黑桫椤(Gymnosphaera podophylla Dalla Torre&Sarnth.)为著名的孑遗蕨类,具有很强的环境适应能力,然而其适应性机制尚不清楚。本研究采用PacBio和Illumina技术对黑桫椤的根、羽轴和羽片进行转录组测序,分别生成12879、14185和16084个全长unigenes。基因表达分析结果表明,与黑桫椤抗干旱、缺水胁迫和生物胁迫相关的基因表达水平较高。根、羽轴和羽片特异性上调基因均显著富集到KEGG代谢通路中的“苯丙烷生物合成途径”,根和羽轴的器官特异性上调基因还显著富集到“类黄酮生物合成途径”。共有192个全长unigenes被注释为类黄酮生物合成途径所涉及的13个酶结构基因,其中包括112个差异表达基因(DEGs),表明黑桫椤类黄酮生物合成途径较为保守,且存在器官特异性差异表达基因。本文对黑桫椤多器官全长转录组和类黄酮生物合成途径结构基因进行了综合分析,为进一步研究其对环境的适应性提供了丰富的遗传资源。

红麻HcKAN4基因克隆、表达及在类黄酮合成中的功能

MYB类转录因子KAN4(KANADI4)在红麻类黄酮合成和纤维发育中发挥着重要作用。本研究以红麻品种‘福红952’为材料,对HcKAN4基因进行克隆和表达模式分析,探讨TRV-VIGS诱导该基因沉默对类黄酮合成途径中关键酶基因表达量改变的影响。基因克隆显示,HcKAN4基因开放阅读框(open reading frame,ORF)全长为966 bp,编码322个氨基酸,包含一个MYB保守结构域。进化树分析发现,其与拟南芥和木槿KAN4s的亲缘关系较近。表达分析表明,该基因在红麻不同组织中均有表达,且转录水平随着植物生长而递增。VIGS诱导基因沉默显示,6株HcKAN4的转录水平显著下调,达到基因沉默效果。进一步实时荧光定量PCR检测发现,类黄酮合成相关基因HcCHS、HcF3’5’H、HcANS、HcANR的转录水平显著下调,分别是对照组的0.51、0.14、0.23、0.11倍,表明HcKAN4基因可调控红麻类黄酮生物合成相关基因。这些结果为阐明红麻MYB转录因子调控类黄酮合成提供了依据,同时为改善纤维品质提供了研究思路。

长江大学许锋教授团队 揭示IncRNA调控银杏类黄酮合成的分子机制

近日,长江大学园艺园林学院许锋教授团队在Plant Science在线发表了题为"Thelongnoncoding RNAs Inc10 and Inc11 regulating flavonoid biosynthesis in Ginkgo biloba"的研究论文,揭示了Inc10和Inc11调控模块调节银杏类黄酮合成的新机制。尽管有关银杏类黄酮生物合成的研究较多,但大多数都集中在结构基因和转录因子调控类黄酮合成的分子机制上,而有关IncRNA对银杏类黄酮合成生物学功能的研究报道很少。前期研究发现银杏中lnc10和Inc11等IncRNA可能参与类黄酮的合成,但是,其调控机制尚不清楚。

中药黄酮类成分生物合成分子调控研究进展

黄酮类化合物包括黄酮、黄酮醇、异黄酮等多种类型,是一类重要的中药药效成分,具有抗凝血、消炎抗菌、抗氧化等多种药理作用。黄酮类成分合成及调控的分子机制研究一直是国内外研究热点,近年在中药中有关其合成及调控研究也多有报道。该文概述了主要模式植物中黄酮类成分合成及调控的主要途径,综述了中药中黄酮类成分生物合成途径和调控研究进展,重点对在中药中开展黄酮类成分分子调控研究相关技术进行了展望,以期为阐释中药品质形成及调控研究提供参考。

通过转录组测序挖掘三叶青黄酮类物质生物合成的相关基因

目的:通过转录组测序挖掘三叶青黄酮成分生物合成相关基因。方法:三叶青叶经过Illumina HiSeq 4000高通量测序,获得转录组数据,通过数据组装、拼接及注释,挖掘三叶青黄酮类物质生物合成的相关基因。结果:5个三叶青样品获得111.281Gb数据,使用trinity组装,得到626199个transcripts,获得396496个unigenes,将unigenes与NR、Swiss-prot、STRING、GO、KEGG、Pfam这6个数据库进行对比分析。分析KEGG代谢通路,获得3条与黄酮物质合成的代谢通路。黄酮类物质生物合成的相关基因有:黄酮类31条,异黄酮类2条;黄酮和黄酮醇3条。与三叶青黄酮成分合成相关的酶有:查尔酮合成酶(CHS),查尔酮异构酶(CHI),柚皮素-3-双加氧酶(F3H)等九种酶。结论:首次基于三叶青转录组测序数据,获得三叶青黄酮类成分生物合成的关键酶基因,为后续三叶青基因功能的研究提供数据支持。

观赏桃黄酮合成酶CHS基因家族分析

查尔酮合酶(chalcone synthase,CHS)是植物类黄酮生物合成路径中的关键酶,对观赏植物花色的形成具有决定性作用。研究旨在全面分析观赏桃PpCHSs基因家族,探究其在观赏植物花色形成中的分子机制,为育种提供理论支持。通过Uniprot和GDR数据库获取并比对CHS蛋白序列,使用TBtools进行基因鉴定和染色体共线性分析,MEGA 7.0构建系统发育树,NCBI CDD分析蛋白保守结构域。确认观赏桃中17个CHS同源基因,主要分布在G1染色体。共线性分析显示观赏桃CHS基因与拟南芥存在一对多关系,反映基因家族扩张。系统发生树将基因分为三类,与不同功能特化相关。蛋白结构域分析表明功能上的保守性,揭示了CHS基因家族在观赏桃花色形成中的关键作用,为基因编辑和育种提供理论基础,促进观赏植物产业发展。

基于定量代谢组学分析不同种源薜荔叶片类黄酮含量差异

【目的】探明不同地区薜荔叶片类黄酮种类和含量的差异,为薜荔的品质评价标准制订、种质资源保护和开发利用提供参考。【方法】从海南文昌、海南定安、广东广州、福建漳州采集薜荔叶片样本,对叶片进行类黄酮成分粗提后,利用定量代谢组学技术对其定性定量分析;在此基础上,通过PCA、热图聚类分析、基于OPLS-DA的差异代谢物筛选和KEGG富集分析,研究不同地区薜荔叶片类黄酮的代谢差异。【结果】鉴定获得14类96种类黄酮化合物,其中,黄酮和黄酮醇的种类较多,各有24种;来自定安的薜荔类黄酮种类和含量最丰富,分别为77种和2.15μmol/g。4个地区样本的(-)-儿茶素丰度均最高,分别为1.45μmol/g(定安)、1.23μmol/g(漳州)、1.20μmol/g(广州)、1.04μmol/g(文昌);芦丁、(-)-表儿茶素和山奈酚-3-O-芸香糖苷在总黄酮中占比较大,部分化合物仅在特定地区样本中富集,如木犀草苷仅在文昌薜荔样本中被检测到。不同地区样本类黄酮的积累模式差异较大,具有区域特异性。差异代谢物主要集中在代谢途径、黄酮和黄酮醇生物合成通路和次生代谢产物生物合成通路等方面。【结论】不同地区薜荔叶片类黄酮的含量和种类均较丰富,地区间类黄酮积累模式具有特异性;海南定安薜荔样本的类黄酮种类和含量最高,可作为重要的薜荔种质资源进行开发利用。

β-紫罗兰酮生物合成及其关键限速酶CCDs的研究进展

β-紫罗兰酮是普遍存在于植物中的一种13个碳原子的萜类化合物,具有花香、果香和木香香韵,且具有抑制癌细胞增殖的活性,在食品和护理用品中应用广泛.天然β-紫罗兰酮主要通过植物提取获得,但植物中β-紫罗兰酮含量很低,难以满足市场需求.随着代谢工程和合成生物学的快速发展,β-紫罗兰酮的生物合成成为人们研究的焦点.作者主要对β-紫罗兰酮的生物合成途径、关键限速酶脱辅基类胡萝卜素裂解双加氧酶(carotenoid cleavage dioxygenases,CCDs)以及β-紫罗兰酮生物合成策略进行综述,并对当前研究的不足和未来研究方向进行了探讨,为今后以微生物为底盘的β-紫罗兰酮生物合成提供参考.

植物黄酮化合物生物合成、积累及调控的研究进展

近年来,生物化学与分子生物学快速发展,黄酮化合物合成与调控的研究取得较大的进展,总结了黄酮化合物在植物体内的合成途径与积累规律,重点归纳了光照、温度、水分、矿物质、盐胁迫、紫外辐射等环境因子与生物因子及调控基因对植物黄酮合成的影响,最后讨论了植物黄酮化合物合成及调控进一步的研究方向。

植物类黄酮生物合成途径及重要基因的调控

类黄酮是一类广泛存在于植物中的多酚类次生代谢产物,具有抗氧化、抗炎、抗病毒、调节机体免疫力等多种功效,从而可以预防癌症、冠心病、中风等疾病,同时还具有抗衰老的作用。因此,类黄酮被人们称为"植物营养素"。丰富的类黄酮种类和生物活性已使其成为世界保健品研究的热点和重点之一,本文比较详细地总结和阐述了类黄酮生物合成途径及重要基因的调控机制,使我们能够深入和全面地认识类黄酮,对从分子水平上研究和调节类黄酮的合成具有重要的意义。

类黄酮及茶儿茶素生物合成途径及其调控研究进展

类黄酮化合物是植物的次生代谢产物,广泛分布于植物界且具有较强的生物活性。儿茶素是主要的类黄酮化合物之一,其含量占茶树鲜叶干重的12%～25%。作为茶叶的主要风味物质,儿茶素还具有抗氧化、抗诱变与防癌、抗心血管疾病、抗紫外线辐射等功能。本文从类黄酮及茶儿茶素的生物合成途径、组织化学定位、合成调控措施等方面,综述有关茶树儿茶素的生物合成代谢及其调控的研究进展,旨在为茶儿茶素生物合成的基因调控、代谢工程提供新的思路。

苦参异戊烯基黄酮类化合物的化学,活性及其生物合成研究进展

综述苦参 (SophoraflavecensAiton .)异戊烯基黄酮类化合物的化学 ,活性及其生物合成研究进展。

植物类黄酮生物合成的分子调控

类黄酮是一类重要的多酚类次生代谢物,在植物中分布广泛,具有抗菌、抗氧化等重要功能。围绕类黄酮生物合成,概述了类黄酮合成途径中的重要基因以及生物合成调控的分子机制等方面的研究进展,以期从分子角度为提高类黄酮合成提供一定的理论基础。

大豆类黄酮生物合成关键酶CHS基因的克隆及表达分析

根据查尔酮合成酶(CHS)基因DNA序列的保守区域设计了PCR引物,通过RT-PCR扩增从大豆叶片中克隆出3个参与类黄酮合成的CHS基因,分别命名为GmCHS1、GmCHS2和GmCHS3。在大豆基因组数据库进行同源比对,发现这3个基因分别与大豆基因组上Gm08g11610、Gm05g28610和Gm08g11520相对应,DNA序列一致性达95%～98%,推导氨基酸序列一致性达98%以上。进化分析显示,大豆中3个CHS蛋白与决明、菜豆CHS蛋白亲缘关系较近。表达分析显示,这3个基因在不同品种间有表达水平的差异,这可能是不同大豆品种中类黄酮含量不同的重要原因之一。

环境因子对植物黄酮类化合物生物合成的影响

黄酮类化合物是一类具有多种生物及药理活性的植物次生代谢产物,其合成过程受到苯丙氨酸解氨酶(PAL)、查尔酮合成酶(CHS)、查尔酮异构酶(CHl)、黄烷酮醇还原酶(DFR)、异黄酮合成酶(IFS)等系列酶的调控,而这些酶的活性及其分子合成水平又受到光照、温度、水分、矿物质等环境因素的影响。本文列出了黄酮类化合物生物合成途径及其关键酶,并对环境因子影响黄酮生物合成及其分子机制的研究进展进行综述和评价。

调控植物类黄酮生物合成的转录因子研究进展

植物色泽表型的差异取决于体内色素种类、含量、色素分布及表皮细胞形态等多方面的内在因素。笔者从调控类黄酮色素合成途径的转录因子入手,结合国外该研究领域中取得的成果,对调控类黄酮生物合成的转录因子的类型、表达特性、功能和进化研究进行总结和分析,探讨其在花色选育中的应用前景。

类黄酮合成通路介导的木薯对木薯绵粉蚧的防御机理

木薯是世界重要的粮食作物、能源作物和工业原料。木薯绵粉蚧(Phenacoccus manihoti Matile-Ferrero)是一种世界危险性检疫性害虫,培育和利用抗虫木薯品种可以有效阻断其定殖为害。挖掘具有抗虫作用的次生代谢物质及其调控基因是开展抗虫育种的重要策略之一。而类黄酮是植物抵御生物与非生物胁迫的特有次生代谢物质,但类黄酮及其合成通路基因在木薯抗木薯绵粉蚧中的功能尚不清楚。据此,本研究分析了抗虫木薯品种(C1115、SC9、缅甸)和感虫木薯品种(KU50、SC205、面包)被木薯绵粉蚧为害不同时间(0、1、4、8d)后,叶片中类黄酮合成通路相关基因(CHS、CHI、FLS、LAR、DFR、F3H、CCoAOMT、C4H、C3’H、ANR)表达量以及类黄酮含量的变化情况。结果表明:木薯绵粉蚧取食后,叶组织中CCoAOMT、C3’H、ANR、C4H虽然上调表达,但与为害前相比并无显著差异,且抗、感木薯品种间的表达量也无显著差异;与之相对,CHS、CHI、FLS、F3H、DFR、LAR基因表达量均比为害前显著提高,并且在相同的为害时间内,这6个基因在抗虫木薯品种中的表达量也显著高于感虫木薯品种。进一步通过相关性分析发现,CHS、CHI、FLS、F3H、LAR基因的表达量与木薯品种的抗虫性呈显著正相关。此外,总黄酮含量测定结果表明:木薯绵粉蚧为害1 d时总黄酮含量与为害前相比均显著上升,为害4 d后抗虫木薯品种总黄酮含量显著高于感虫木薯品种。相关性分析显示,总黄酮含量也与木薯品种的抗虫性呈显著正相关。因此推测,类黄酮含量的上升及其调控基因CHS、CHI、FLS、F3H、LAR在抗虫木薯品种中的显著上调表达与其对木薯绵粉蚧的抗性有关。本研究为深入解析类黄酮合成基因调控木薯对木薯绵粉蚧的抗虫防御反应分子机制,以及木薯抗虫分子设计育种提供重要的前期基础。

卤代黄酮类化合物的合成及生物活性的研究

卤代黄酮类化合物具有很多种生物活性,本文综述目前国内外在黄酮不同位置引入卤原子的方法及一些卤代黄酮类化合物的生物活性,期待为黄酮类化合物开发出一批具有结构新颖的先导化合物。