烟叶落黄过程中烟碱代谢规律及相关基因表达分析

为探究烟草叶片落黄衰老过程中生物碱组分变化及代谢相关基因表达情况,以红花大金元为材料,气相色谱-质谱联用法测定中部烟叶生物碱含量,利用已有的烟草叶片衰老转录组数据(RNA-seq),分析叶片衰老成熟期烟碱代谢相关基因的表达水平,同时实时荧光定量PCR验证基因表达。结果显示,烟草进入成熟衰老期,叶片中烟碱、去甲基烟碱、新烟草碱、麦斯明等生物碱含量逐渐升高,烟碱转运蛋白基因JAT1、NUP1,烟碱转化基因CYP82E2、CYP82E4,烟碱合成基因ADC1、ODC2、BBL2以及烟碱代谢调控基因COI1、JAZ1、MYC2、MYC3呈现上调表达,而调控基因MTHFR1下调表达。差异表达基因协同调控烟碱代谢过程,影响衰老叶片中的烟碱合成与积累。     

棒曲霉素生物合成及分子调控研究进展

棒曲霉素是由青霉、曲霉和丝衣霉等丝状真菌产生的一类有毒的次级代谢产物,可对人类健康造成严重威胁。本文从棒曲霉素生物合成途径、生物合成相关基因及编码酶、分子调控等方面分别进行阐述,其中生物合成由棒曲霉素基因簇(Pat)所决定,包括15个基因(PatA～PatO),分别编码参与合成途径相关的催化酶、转录因子和转运蛋白等。反应起始于一分子乙酰辅酶A和三分子丙二酰辅酶A所合成的6-甲基水杨酸,其经脱羧、羟化后生成龙胆醛,再经一系列反应后转化成异环氧菌素、叶点霉素、E-ascladiol,并最终生成棒曲霉素。生物合成途径不但受到编码催化酶的关键基因、特异性转录调控因子(PatL)、全局性调控因子(LaeA、CreA、AreA)、pH值依赖性调控因子(PacC)和光调控因子(VeA、VelB)等的调控,还受到宿主自身因素的影响。本文旨在为谷物、蔬菜、水果及其制品中棒曲霉素防控和脱除提供理论参考。     

脱落酸的生物合成及对水果成熟的调控研究进展

作为一种重要的植物激素,脱落酸（abscisic acid,ABA）除具有引起植物芽体休眠、叶子脱落、气孔关闭、抑制植株生长和增强植物抗逆性等生理作用外,在果实生长发育和成熟衰老的过程中也具有重要的调控作用。高等植物组织中ABA生物合成主要是通过C40类胡萝卜素的间接途径来实现的。植物内源ABA的含量水平处于动态平衡状态,受其生物合成和分解代谢等因素影响,在此过程中有关基因转录表达水平和酶活性起着关键作用。内源ABA含量的升高会导致水果成熟和果肉软化,ABA可能同时调控了呼吸跃变型和呼吸非跃变型水果的成熟衰老。探究ABA的生物合成及其调控作用,对揭示水果的生长发育、品质形成、着色软化、成熟衰老等过程具有重要的现实意义。本文综述了ABA及其生成代谢相关基因调控水果成熟的研究进展,并展望了ABA在提高水果品质、延长水果货架期等方面的商业应用。     

类胡萝卜素代谢工程研究进展

类胡萝卜素是一类微生物、藻和植物体产生的重要天然色素。在食品、饲料、营养保健工业都有广泛的应用。文中从类胡萝卜素生物合成途径、相关基因分离,以及代谢调控其在微生物和高等植物中的生物合成等方面介绍类胡萝素代谢工程研究进展。     

丝状真菌中类胡萝卜素合成关键负调控因子crgA研究进展

许多丝状真菌在应对环境因子如光照、氧胁迫时会大量合成类胡萝卜素,避免细胞受到损伤以维持其正常的生理功能。crgA基因是在研究丝状真菌光诱导类胡萝卜素生物合成过程中发现的一个关键负调控因子,其对类胡萝卜素结构基因及相关合成基因发挥着重要的调控作用。该基因也受光的调控,其表达产物具有泛素连接酶活性,通过催化类胡萝卜素合成过程中其它蛋白泛素化来调控类胡萝卜素的合成。crgA基因还能够影响碳代谢以及气生菌丝和无性孢子的生成。了解该基因在类胡萝卜素生物合成过程中的调节作用,对于提高类胡萝卜素的产量具有重要的参考价值。本文对crgA基因结构、功能及其调控类胡萝卜素合成的作用机理等进行综述。     

烟草中烟碱转化的遗传机理研究现状及展望

介绍了普通烟草中烟碱向降烟碱转化的生物合成过程、遗传机理与NND基因的假基因化研究进展,系统整理和总结了烟草中5个细胞色素P450家族基因的特征特性,并对亚甲基四氢叶酸还原酶基因(Methylenetetrahydrofolate Reductase,MTHFR)间接调控烟碱转化过程进行了深入分析,同时分析了烟碱转化率在不同烟草类型间存在差异的原因及烟草生物碱谱进化的动力,最后结合中国烟草基因组计划对后续研究思路包括新基因挖掘与低烟碱转化烟草分子育种进行了讨论和展望。     

烟草CYP82E4v1基因调控降烟碱的生物合成

为明确烟草烟碱去甲基酶基因CYP82E4v1在降烟碱生物合成中的调控作用,通过农杆菌介导,将含CYP82E4v1超量表达的植物表达载体pLF-35S-CYP和干涉表达的植物表达载体pLF-35S-CYPi分别遗传转化烟草品种K326,共获得转基因植株61株,其中超量表达植株42株,干涉表达植株19株。HPLC测定表明,超量表达植株降烟碱含量比对照烟草品种K326高88.9%,而干涉表达植株降烟碱含量比对照烟草低61.1%,表明CYP82E4v1的超量表达能提高烟草降烟碱含量,该基因的表达受到抑制时降烟碱合成受阻。Real-Time PCR分析结果表明,超量表达植株中CYP82E4v1基因的表达为对照烟草的20倍以上,在干涉表达植株中其表达量仅为对照烟草的6%。同时,在干涉表达植株中其他降烟碱合成基因,如CYP82E5v2和CYP82E10等也受到不同程度的抑制。此外,在构建植物表达载体时,引入衰老基因SAG12启动子驱动重组酶基因FLP的"Gene-deletor"表达元件,在烟草叶片发育后期以清除转基因植株中外源GUS∷NPT II基因,从而获得了降烟碱含量低且不含筛选标记基因的转基因烟草植株。     

植物黄酮醇生物合成关键基因研究进展

黄酮醇作为一类重要的类黄酮化合物,是广泛存在于植物体内与植物的营养及外观品质密切相关的一类重要的次生代谢产物。黄酮醇生物合成关键基因的表达模式及表达量是决定黄酮醇生物合成进程及含量的重要因素,因此了解植物黄酮醇类化合物生物合成关键基因的研究进展对于植物黄酮醇类化合物生物合成的有效调控具有重要意义。本文综述了植物黄酮醇生物合成途径上关键基因(PAL,C4H,4CL,CHS,FLS)的克隆、分布、特性及其对外源环境条件应答的最新研究进展,以期为植物黄酮醇的生物合成后续研究提供参考依据。     

苯丙氨酸生物合成的整体代谢网络调控基因的敲除

csrA基因产物是大肠杆茵芳香族氨基酸生物合成途径中碳中心代谢有关的一种全局性调控蛋白质.采用Red敲除系统介导的同源重组的方法定位缺失大肠杆茵染色体csrA基因,经PCR、DNA测序等多种方法证实了基因剔除的可靠性.csrA基因剔除后,大肠杆菌芳香族氨基酸生物合成中受csrA表达产物负调控的关键酶的酶活力有所提高,而正调控的关键酶基因活性降低,突变菌株发酵生产苯丙氨酸的能力提高近13％.     

aurT基因对金褐霉素生物合成的调控及其作用机制

通过分子克隆技术获得了金褐霉素生物合成基因簇中新基因aurT(Genbank登录号:MH247109.1),并利用高效表达、基因敲除、高效液相色谱(HPLC)和生物信息学技术分析了aurT基因功能及其对金褐霉素生物合成的调控作用,以期为提高金褐霉素发酵产量奠定理论基础。研究结果表明:AurT属于RhtB家族调节因子,是金褐霉素生物合成的氨基酸转运蛋白;aurT基因高效表达菌株(♂aurT)的金褐霉素产量增加了1.3倍;aurT基因敲除菌株(ΔaurT)的金褐霉素产量减少了65%,但金褐霉素的产量没有完全被抑制,说明aurT对金褐霉素生物合成的调控过程不同于途径特异性调控基因aurJ3M。比较了4种不同的PI因子结构类似物(1,2-丙二醇、丙三醇、乙二醇、三乙醇胺)对金褐霉素合成的调控作用,结果表明:0.4 mL的丙三醇对金褐霉素生物合成的调节效果最佳;发酵时间达到96 h时,外源添加丙三醇后,ΔaurT菌株的金褐霉素产量为784μg/mL,而未添加的产量为244μg/mL;进一步通过R T-PCR反应验证在野生型菌株培养中添加丙三醇后,增加了aurT基因的转录水平和表达,说明PI因子结构类似物与基因簇中的特异性受体结合并启动了相关基因的表达,aurT是通过介导PI因子的胞外运输来参与金褐霉素的生物合成与调控的。