P450s and UGTs: key players in the structural diversity of triterpenoid saponins
核心问题:三萜皂苷结构多样性的分子基础不清晰,尤其是负责骨架氧化修饰的细胞色素P450单加氧酶(P450)和负责糖基化的UDP依赖糖基转移酶(UGT)的功能与进化关系。
关键发现:已鉴定29个三萜皂苷生物合成相关P450和13个UGT 等 8 条
核心问题:三萜皂苷结构多样性的分子基础不清晰,尤其是负责骨架氧化修饰的细胞色素P450单加氧酶(P450)和负责糖基化的UDP依赖糖基转移酶(UGT)的功能与进化关系。
关键发现:已鉴定29个三萜皂苷生物合成相关P450和13个UGT 等 8 条
核心问题:青蒿素是重要的抗疟药物,但青蒿中天然含量低,且有许多竞争途径分流FPP前体,需要阻断竞争分支途径以提高青蒿素产量。
关键发现:在anti-CPS转基因青蒿中,β-法尼烯、青蒿素和双氢青蒿酸(DHAA)含量分别提高212%、77%和132% 等 6 条
核心问题:黄花蒿中青蒿素含量低(0.4-1%),且干旱等逆境严重影响产量,需要提高青蒿素含量并增强抗逆性
关键发现:过表达AaNAC1使黄花蒿青蒿素含量提高14%(NAC1-30)、46%(NAC1-35)和79%(NAC1-37),二氢青蒿酸含量提高30%、59%和150% 等 5 条
核心问题:解析青蒿从营养生长向生殖发育转变过程中,青蒿素及其前体代谢物积累、相关基因转录和腺毛发育的动态变化规律,并探究青蒿素/青蒿酸对自身合成途径的反馈抑制机制。
关键发现:花中青蒿素(AN)含量最高达1.16 mg g^-1鲜重,比营养叶和花蕾高10倍以上 等 4 条
核心问题:解析黄花蒿(Artemisia annua)地上器官角质层蜡质中特有三萜化合物的生物合成酶及其催化机制。
关键发现:OSC2在丝状毛状体中的转录水平比腺毛高41倍(P=0.000109) 等 7 条
核心问题:如何利用植物毛状体的生物化学能力高效生产有用化合物,并评估其作为代谢工程靶点的潜力与障碍。
关键发现:['拟南芥毛状体细胞中谷胱甘肽浓度是周围表皮细胞的2~3倍。', '野生番茄(Solanum habrochaites glabratum)VI型毛状体通过甲基酮合酶(MKS)合成杀虫C11、C13、C15甲基酮。', '薄荷毛状体中的薄荷醇合成途径已阐明,包括异二聚体香叶基二磷酸合酶(GPP...
核心问题:植物萜类化合物种类繁多、用途广泛,但需深入了解其生物合成途径并开发工程方法,以可持续地生产高价值萜类产品和生物燃料,减少对石化产品的依赖。
关键发现:萜类已知结构超过40000种 等 6 条
核心问题:探究青蒿素在黄花蒿悬浮细胞中的生物合成调控,比较茉莉酸甲酯(MeJA)和咪康唑对青蒿素产量及生物合成基因表达的不同影响。
关键发现:黄花蒿悬浮培养细胞在整个传代周期内持续产生青蒿素(4.90–5.44 μg·g⁻¹ DW),并可释放到培养基中(最高15.35 μg·L⁻¹)。22 μM MeJA处理30 min使青蒿素产量从对照组5.94 μg·g⁻¹ DW增至12.44 μg·g⁻¹ DW(约2.1倍),4 h处理达到最... 等 4 条
核心问题:腺毛是植物合成和分泌萜类次生代谢物的特化结构,但关于萜类在腺毛中的生物合成、亚细胞定位与分泌机制的系统认识仍有限,制约了通过代谢工程提高产萜类植物产量的进程。
关键发现:每个薄荷盾状腺毛分泌细胞在约25小时内可分泌出相当于自身体积的精油 等 5 条
核心问题:在酿酒酵母中异源合成抗疟药物青蒿素前体青蒿酸,解决传统代谢工程策略导致的碳通量失衡和代谢功能障碍,进一步提高青蒿酸产量以满足工业需求。
关键发现:青蒿酸在酿酒酵母中的最高产量已达25 g/L 等 7 条
核心问题:青蒿中青蒿素含量极低(0.01-0.8%干重),其生物合成受转录因子调控的机制尚不明确;同时需要解析毛状体特异AP2/ERF转录因子在青蒿素合成及抗病中的双重功能。
关键发现:过表达AaORA使青蒿中ADS、CYP71AV1、DBR2、AaERF1表达分别提高6.3-12.9、5-17、3.6-12.7、4.2-12.5倍,青蒿素和双氢青蒿酸含量分别增加40-53%和22-35% 等 3 条
核心问题:解析茉莉酸(JA)信号调控黄花蒿青蒿素生物合成的分子机制,尤其是转录因子AaMYC2在此过程中的作用。
关键发现:过表达AaMYC2使青蒿素含量增加23%-55%,二氢青蒿酸增加17%-217%,青蒿酸显著降低 等 3 条
核心问题:植物来源的单萜、倍半萜和二萜类化合物具有重要的药物和工业应用价值,但其自然资源有限、化学合成不经济,且许多高价值萜类不在模式植物中积累,缺乏可用于育种的遗传资源。如何通过代谢工程在原生或异源植物中提高这些萜类化合物的产量和可获取性是该领域面临的核心问题。
关键发现:矮牵牛中表达S-芳樟醇合酶,花中痕量S-芳樟醇,叶片中S-芳樟基-β-D-吡喃葡萄糖苷积累达鲜重0.001% 等 8 条
核心问题:解析青蒿素生物合成途径的转录调控网络,特别是腺毛特异性转录因子如何调控青蒿素生物合成,以及茉莉酸(JA)和脱落酸(ABA)信号如何通过转录因子级联调节该途径。
关键发现:过表达AaGSW1使青蒿素含量提高55-100%,二氢青蒿酸(DHAA)含量提高50-60%,青蒿酸(AA)含量降低30-90% 等 2 条
核心问题:解析AaMIXTA1在调控青蒿(Artemisia annua)腺毛起始和角质层生物合成中的作用,探索通过增加腺毛密度提高青蒿素含量的策略。
关键发现:过表达AaMIXTA1使叶片腺毛密度增加1.3-1.5倍,青蒿素含量从约8 mg g⁻¹ DW提高到16 mg g⁻¹ DW 等 4 条
核心问题:青蒿在植物中积累量低,其贮存场所——腺毛状体密度不足是限制青蒿素产量的关键因素,既往策略多集中于合成途径工程而忽略了贮存能力。
关键发现:BGL1转基因青蒿的叶片毛状体密度增加10%-20%,花中增加11%-66% 等 5 条
核心问题:挥发性类异戊二烯在植物和微生物中的生物合成利用与代谢工程改造,以及实现其作为信号分子、工业化学品和燃料等应用所面临的挑战。
关键发现:全球植物挥发性有机物排放量约500-1200 Tg C/年,占生物圈-大气碳交换的2-3% 等 7 条
核心问题:通过代谢工程提高青蒿中青蒿素及其前体(artetanin B和青蒿酸)的产量,为青蒿素半合成提供更高效的前体来源
关键发现:体外酶活测定显示重组(-tp)AaIPPI1可逆催化IPP和DMAPP的异构化,稳态平衡比约为1:7(即约87.5%的IPP转化为DMAPP) 等 4 条
核心问题:青蒿素在植物中含量极低,导致抗疟药物价格昂贵,需要提高青蒿素在青蒿中的产量并理解其调控机制
关键发现:过表达AaMYB1使青蒿叶片青蒿素含量几乎翻倍(相对高产品种Anamed,产量超过1% w/w),DHAA含量增加3-4倍 等 6 条
核心问题:紫杉醇(Taxol)是重要抗癌药物,但天然红豆杉资源有限、生长缓慢且难以遗传转化,导致紫杉醇来源受限;本研究旨在利用生长快、萜类前体丰富的青蒿(Artemisia annua L.)作为宿主,通过代谢工程导入紫杉醇关键中间体紫杉二烯的合成途径,验证在青蒿中生产紫杉二烯的可行性。
关键发现:获得30个独立转基因青蒿株系,PCR和Southern blot确认TXS及hptII基因稳定整合 等 7 条