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。

Regulation of antibiotic biosynthesis in actinomycetes:Perspectives and challenges

Actinomycetes are the main sources of antibiotics.The onset and level of production of each antibiotic is subject to complex control by multi-level regulators.These regulators exert their functions at hierarchical levels.At the lower level,cluster-situated regulators(CSRs)directly control the transcription of neighboring genes within the gene cluster.Higher-level pleiotropic and global regulators exert their functions mainly through modulating the transcription of CSRs.Advances in understanding of the regulation of antibiotic biosynthesis in actinomycetes have inspired us to engineer these regulators for strain improvement and antibiotic discovery.

植物中β-紫罗兰酮生物合成及调控研究进展

β-紫罗兰酮(β-ionone,BI)是一种重要的天然香气挥发性化合物,广泛分布于植物中,是由类胡萝卜素裂解双加氧酶对β-胡萝卜素的9,10和9’,10’裂解产生的一种脱辅基类胡萝卜素。β-紫罗兰酮作为环化异戊二烯的代表,具有抗菌、抗病毒和抗肿瘤等多种生物活性,因此,植物中β-紫罗兰酮的生物合成与代谢调控研究逐渐成为热点。本文对植物中的β-紫罗兰酮生物活性、生物合成与调控等相关研究进展进行了归纳总结,重点综述了植物中的β-紫罗兰酮生物合成途径及其相关酶,随后从分子水平阐述了类胡萝卜素裂解双加氧酶基因对β-紫罗兰酮生物合成的控制,以及WRKY、NAC、ERF和MYB等转录因子调控相关结构基因的表达从而影响β-紫罗兰酮生物合成,总结了温度、光照、水分和土壤盐碱度等环境因子对植物中的β-紫罗兰酮生物合成的调控,并且介绍了β-紫罗兰酮生物合成途径中相关基因对植物叶片、花朵、果实色泽和香味的影响,以及利用基因过表达、基因沉默等基因工程技术对植物中β-紫罗兰酮生物合成的改良,同时对植物中β-紫罗兰酮研究尚待解决的问题作了合理展望,旨在为植物中的β-紫罗兰酮生物合成和调控机制的更深层次的研究提供理论帮助,为改良植物花香物质、获得高产量的天然β-紫罗兰酮提供理论参考。

观赏植物类胡萝卜素多样性及调控花色研究进展

文章列举了自然界中常见的类胡萝卜素的种类、结构与颜色,并着眼于类胡萝卜素为主要色素成分的观赏植物,分析了不同观赏植物物种、同一物种不同颜色品种之间花瓣中类胡萝卜素在成分与含量上的差异,讨论了花色差异与类胡萝卜素组分之间的关系,从中找到一定规律。笔者进一步从基因水平上分析了观赏植物类胡萝卜素生物合成途径相关基因及转录因子的上调或下调表达对花色的影响,总结了通过基因工程调控类胡萝卜素的合成与分解代谢从而改变观赏植物花色的实际案例,为将来利用分子生物学技术准确、定向地改变植物花色、培育较高观赏价值的花卉品种提供了思路。

木质素生物合成及其基因调控的研究进展

木质素作为陆地上含量丰富的高分子有机物之一,对植物的结构与防御功能都具有重要作用。然而,它的存在也给制浆造纸工业,苎麻纺织工业及畜牧业生产带来负面影响。因此,对于木质素的生物合成途径及其基因调控的探索已成为研究热点。木质素的生物合成途径十分复杂,存在多基因、多途径的交互作用。利用基因工程技术调控木质素生物合成途径中的关键酶基因的表达可以降低木质素含量或者改变木质素组成成分,从而开发新型植物资源,从源头降低成本,减少污染。本文介绍了修订后的木质素生物合成途径,重点阐述其基因调控的研究成果。并针对应用到实际生产中存在的问题,在木质素调控基因的选择、多基因遗传操作、启动子的选择、转基因技术的选择等方面提出一些可行的建议。

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.

木质素生物合成及其基因调控的研究进展

木质素是地球上数量仅次于纤维素的有机物,在植物生长发育中具有重要的生物学功能,也是生物质能源的来源之一,但在制浆造纸过程中,将木材原料中木质素与纤维素分离,不仅能耗高,成本高,而且废弃物还污染环境。林木木质素改良对于提高纸浆得率和质量、降低造纸经济成本以及环境保护,都具有重要意义。文中介绍了木质素生物合成途径及其基因调控的研究进展,此外,还介绍了木质素生物合成基因调控的研究趋势,主要是木质素特异性启动子、双价和多基因结构的共抑制以及转录因子的调控。

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。

木质素生物合成及转基因调控研究进展

在制浆造纸过程中,将木材原料中木质素与纤维素分离,不仅能耗高,成本高,而且废弃物还污染环境。利用基因工程技术调控木质素生物合成途径中的关键酶基因的表达可以降低木质素含量或者改变木质素组成成分,从而开发新型植物资源,从源头降低成本,减少污染。介绍了木质素生物合成途径及其基因调控的研究进展,并对今后的研究进行了展望。

类胡萝卜素生物合成的遗传工程研究

类胡萝卜素是一类橘黄、黄色或红色的色素,存在于质体中,具有许多不同的生物功能和生物活性。 本文综述了近年来用遗传工程手段改造微生物和植物类胡萝卜素生物合成途径,开发用来分离所需类胡萝卜素 的微生物资源及高类胡萝卜素含量的食用植物的方法、成果和存在的问题。

曲张链菌素产生菌壮观链霉菌NRRL2494菌株遗传操作体系的建立

曲张链菌素属于安莎类抗生素,具有显著的生物活性.在从壮观链霉菌NRRL2494菌株的发酵产物中分离和鉴定了多组分曲张链菌素的基础上,探索和优化了外源DNA通过接合转移进入壮观链霉菌NRRL2494菌株的操作方法和培养条件.以游离型质粒pJTU1278为载体,在体外构建了一个曲张链菌素酰胺合酶基因svaF敲除的质粒,通过接合转移转入到壮观链霉菌NRRL2494野生型菌株中,所获得的svaF基因缺失突变株失去了产生曲张链菌素的能力.该遗传操作体系的成功建立和优化,使得在体内分析和鉴定曲张链菌素生物合成基因的功能成为可能,同时也为建立其他类似放线菌的遗传操作体系提供了参考.

辣椒素类物质生物合成及相关调控基因研究进展

辣椒可以产生辣椒素类物质,主要成分有辣椒素、二氢辣椒素等。辣椒素除了应用于食品加工生产方面,作为一种神经刺激性物质,在医药领域也有着广泛的用途,如止疼、抗癌治疗等。综述了有关于辣椒素基础代谢与分子遗传机制的研究,为今后辣椒素的相关研究提供一定的参考。

植物类胡萝卜素生物合成及功能

详述了植物类胡萝卜素生物合成途径,并从突破类胡萝卜素合成途径中上游瓶颈限制、类胡萝卜素代谢各分支途径的改造、提高植物细胞对类胡萝卜素物质积累能力三个方面探讨了类胡萝卜素生物合成酶基因在植物基因工程中的研究现状,最后对植物类胡萝卜素代谢的研究前景进行了展望。

台勾霉素生产菌指孢囊菌NRRL 18085遗传操作体系的建立

【目的】建立新型大环内酯类抗生素台勾霉素的生产菌指孢囊菌Dactylosporangium aurantiacum NRRL18085的遗传操作体系,实现台勾霉素相关生物合成基因的敲除突变。【方法】以整合型质粒pSET152为载体,建立了外源DNA通过接合转移进入指孢囊菌NRRL18085的操作方法和培养条件,利用PCR-targeting系统在体外构建了一个台勾霉素卤化酶基因敲除的cosmid质粒,通过接合转移转入到指孢囊菌NRRL18085野生菌中。【结果】获得了台勾霉素卤化酶基因敲除的指孢囊菌NRRL18085的双交换突变株,该突变株失去了产生台勾霉素的能力。【结论】成功建立和优化了指孢囊菌NRRL18085菌株的遗传操作体系,使得在体内分析和鉴定台勾霉素生物合成基因的功能成为可能,同时也为建立其他类似放线菌的遗传操作体系提供了参考。

浅蓝霉素产生菌海洋异壁放线菌WH1-2216-6遗传操作体系的建立

【目的】建立二联吡啶类抗生素浅蓝霉素的产生菌海洋异壁放线菌Actinoalloteichus sp.WH1-2216-6的遗传操作体系,以便对浅蓝霉素的相关生物合成基因进行体内敲除和基因回补等遗传操作。【方法】以整合型质粒pSET152为外源DNA,探索和优化了异壁放线菌WH1-2216-6菌株与大肠杆菌进行接合转移实验的方法和条件,以此为基础,利用PCR-targeting系统在体外构建了一个浅蓝霉素二羟基苯甲酸甲酯AMP连接酶基因敲除的cosmid质粒pCSG2104,并在优化后的条件下通过接合转移将其转入异壁放线菌WH1-2216-6野生型菌株。【结果】获得了异壁放线菌WH1-2216-6菌株的浅蓝霉素二羟基苯甲酸甲酯AMP连接酶基因缺失的双交换突变株,发酵结果显示该突变株失去了产生浅蓝霉素A和浅蓝霉素D的能力。【结论】高浓度的MgSO4对大肠杆菌与异壁放线菌的接合转移有促进作用,介导了异壁放线菌WH1-2216-6菌株的遗传操作体系的成功建立,为进一步研究浅蓝霉素的生物合成基因和对浅蓝霉素结构进行组合生物合成改造奠定了基础,同时也为其他类似放线菌的遗传操作体系的建立提供了借鉴和参考。