共 153 篇
核心问题:植物天然产物结构复杂、化学合成困难,且天然含量低,需要利用代谢工程提高药用植物和粮食作物中目标化合物的产量或引入新生物合成途径,以降低成本或改善营养。
关键发现:['上调Taxus × media毛状根中紫杉二烯合酶(TASY)使紫杉醇产量提高265%', '在T. chinensis悬浮细胞中过表达10-脱乙酰巴卡亭III-10β-O-乙酰转移酶使紫杉醇产量提高1.7倍', '过表达9-顺式环氧类胡萝卜素双加氧酶使ABA积累增加48%,紫杉醇积累提高...
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代谢工程 / 合成生物学
β-胡萝卜素代谢工程基因编辑植物天然产物紫杉醇组学
Taxus × media毛状根
Taxus chinensis悬浮细胞
Taxus chinensis悬浮细胞
核心问题:在长春花(Catharanthus roseus)毛状根中,单独表达反馈不敏感的邻氨基苯甲酸合酶α亚基(trp5)或色氨酸脱羧酶(TDC)不能显著提高萜类吲哚生物碱(TIA)产量,因为缺乏ASβ亚基导致全酶活性受限,且内源TDC活性不足。
关键发现:诱导后,trp5:ASB1毛状根系(ASαβ1)的AS活性较未诱导提高2.2倍,trp5:ASB1:TDC(ASαβT2)提高2.7倍
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代谢工程
Anthranilate synthase holoenzymeCatharanthus roseusHairy rootsTryptophan decarboxylase
Catharanthus roseus h...
Catharanthus roseus h...
Catharanthus roseus h...
核心问题:解析长春花(Catharanthus roseus)中vindoline生物合成途径的空间组织,明确tabersonine转化为vindoline六步反应中已表征酶(T16H、16OMT、D4H、DAT)在细胞及亚细胞水平的定位与相互作用,并探讨中间产物跨区室转运的调控意义。
关键发现:16OMT转录本在子叶和幼叶的上下表皮特异表达,成熟叶中无信号
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代谢工程
AlkaloideBimolecular fluorescence complementationCatharanthus roseusO-methyltransferaseVindoline
Catharanthus roseus(长...
Catharanthus roseus(长...
Catharanthus roseus(长...
核心问题:植物中短链法尼基焦磷酸合酶(FPS)异构体的亚细胞定位长期不明确,传统认为其存在于细胞质中,但近期研究发现甲羟戊酸(MVA)途径部分酶定位于过氧化物酶体,因此需要明确长春花(Catharanthus roseus)短链FPS的实际亚细胞定位及其在异戊二烯生物合成中的潜在作用。
关键发现:CrFPS cDNA全长1238 bp,开放阅读框为1038 bp,编码345个氨基酸,预测分子量为39.9 kDa
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代谢工程
Catharanthus roseusFarnesyl diphosphate synthaseIsoprenoidPeroxisomePrenyltransferase
Catharanthus roseus (...
Saccharomyces cerevis...
Catharanthus roseus 细胞
核心问题:茉莉酸(JAs)作为植物防御和发育信号,如何调控多种次生代谢物(如尼古丁、萜类吲哚生物碱、花青素、硫代葡萄糖苷和青蒿素)的生物合成,以及这一调控机制在代谢工程中的应用。
关键发现:茉莉酸信号通过SCFCOI1-JAZ共受体感知,JAZ蛋白抑制MYC2等转录因子,从而调控次生代谢基因表达
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代谢工程
AnthocyaninsArtemisininGlucosinolatesJasmonateNicotineTerpenoid indole alkaloids
拟南芥 (Arabidopsis thal...
拟南芥
拟南芥
核心问题:克隆并功能表征长春花(Catharanthus roseus)的香叶醇合成酶(CrGES),该酶催化香叶基焦磷酸(GPP)生成香叶醇,是单萜吲哚生物碱(MIA)生物合成途径单萜分支的关键步骤,此前尚未在分子水平得到表征。
关键发现:CrGES cDNA全长1770 bp,编码589个氨基酸,预测分子量67.7 kDa。重组CrGES催化GPP生成geraniol,Km值为58.5 μM。在酵母FPS K197G突变体中表达CrGES,geraniol产量约3.3 mg/L,比空载体提高8.4倍。CrGES与Lippia ...
代谢工程
AlkaloidCatharanthus roseusGeraniol synthaseInternal phloem associated parenchyma
Escherichia coli
Saccharomyces cerevisiae
Saccharomyces cerevisiae
核心问题:表征长春花(Catharanthus roseus)叶片表皮中参与熊果酸生物合成的amyrin合酶的功能,并证实叶片表皮是该三萜物质生物合成的场所。
关键发现:CrAS在酵母中异源表达后,α-amyrin与β-amyrin的比例为5:1,其中α-amyrin积累量为103±19 μg,β-amyrin为21.9±4 μg,总amyrins产量比表达SvBS菌株高14倍
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代谢工程
CatharanthusLeaf epidermis expressionSecretionUrsolic acidamyrin synthase
Catharanthus roseus (...
Saccharomyces cerevis...
Saccharomyces cerevis...
核心问题:马钱苷(secologanin)生物合成途径中,由环烯醚萜醇(iridoidal-nepetalactol)氧化形成7-脱氧马钱苷酸(7-deoxyloganetic acid)羧基所必需的三步氧化反应一直未被表征,对应的酶基因(7DLS)未知。
关键发现:VIGS沉默CYP76A26使长春花叶片中马钱苷水平降低60%,主要单萜吲哚生物碱长春质碱(catharanthine)降低约50%,文多灵(vindoline)降低约30%
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植物代谢工程 / 天然产物生物合成
7-Deoxyloganetic acid synthaseApocynaceaeCatharanthus roseusFunctional characterizationMadagascar PeriwinkleSecologanin biosynthesis
Catharanthus roseus
Saccharomyces cerevisiae
Catharanthus roseus
核心问题:植物天然产物及其非天然类似物在提取和化学合成中面临产量低、步骤多、异构体混杂等问题,需要开发高效的生物合成与多样化策略。
关键发现:通过CiED预测的基因敲除/过表达使柚皮素产量提高>600%,圣草酚提高>400%
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代谢工程 / 合成生物学
AlkaloidsFlavonoidsMetabolic EngineeringPhytochemicalsRecombinant MicroorganismsSynthetic Biology
Escherichia coli
Escherichia coli
Escherichia coli
核心问题:植物类异戊二烯前体生物合成关键酶(特别是HMG-CoA还原酶和MEP途径酶)的翻译后调控机制尚未被充分认识,而转录水平研究往往不能反映真实酶活性,需要系统解析翻译后事件。
关键发现:拟南芥HMG-CoA还原酶HMGR1的Ser577磷酸化负调控其活性,磷酸化由SnRK1激酶催化并可为蛋白磷酸酶2A逆转。过表达Brassica juncea HMG-CoA合酶突变体可使酶活性提高10倍,并诱导拟南芥HMG-CoA还原酶转录。甲羟戊酸激酶受FPP、IPP、DMAPP、GPP等...
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代谢工程
HMG-CoA reductaseIsoprenoid biosynthesisMEPMVAMethylerythritol 4-phosphateMevalonate
拟南芥 (Arabidopsis thal...
拟南芥 (过表达Brassica junc...
长春花 (Catharanthus ros...
核心问题:在长春花(Catharanthus roseus)叶片中,单萜吲哚生物碱(MIA)的合成究竟受萜烯部分(geraniol)还是吲哚部分(tryptophan)前体的限制,此前缺乏叶片组织中的证据。
关键发现:5 mM geraniol饲喂使长春花叶片中catharanthine和vindoline含量增加约2.2倍,而tryptophan饲喂无明显效果
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代谢工程
Catharanthus roseusGene expressionGeraniolGeraniol synthaseMonoterpene indole alkaloidsVirus-induced gene silencing
Catharanthus roseus叶片
Catharanthus roseus叶片
Catharanthus roseus叶片
核心问题:亚麻中蛋白法尼基化事件如何介导ABA对LuPLR1基因表达和木脂素生物合成的调控
关键发现:LuERA1基因长度为3471 bp,包含13个外显子,成熟转录本1296 bp,编码473个氨基酸
等 8 条
代谢工程
(+)-SesocolariciresinolAbscisic acidEnhanced Response to Abscisic Acid 1 (ERA1)FarnesyltransferaseLignanLinum usitatissimum
Linum usitatissimum (亚麻)
Linum usitatissimum (亚麻)
Arabidopsis thaliana ...
核心问题:如何评估植物中甲羟戊酸(MVA)和2C-甲基-D-赤藓醇4-磷酸(MEP)两条异戊二烯生物合成途径对特定产物合成的相对贡献,以及两条途径之间的交叉作用(cross-talk)。
关键发现:本文总结了多种方法的应用案例和关键数据:(1) 用[1-13C]葡萄糖标记Lemna gibba细胞培养,植物甾醇(谷甾醇、豆甾醇)的13C标记模式符合MVA途径,而质体异戊二烯(植醇、β-胡萝卜素、叶黄素、质体醌-9)标记模式符合MEP途径
等 7 条
代谢工程
2C-methyl-o-erythritol 4-phosphate pathwayIsoprenoidMevalonate pathwayPlant metabolismTerpenoid
Arabidopsis thaliana
Arabidopsis thaliana
Catharanthus roseus
核心问题:植物挥发物(特别是萜类和苯丙烷类)是否仅由有限的经典途径合成?新发现的非经典替代途径有哪些?
关键发现:植物挥发物可占同化碳的5-10%,胁迫时更高
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代谢工程
代谢工程植物挥发物苯丙烷类萜类非经典生物合成
拟南芥 (Arabidopsis thal...
玫瑰 (Rosa × hybrida)
长春花 (Catharanthus ros...
核心问题:植物次生代谢产物结构复杂、含量低,化学合成不经济,植物细胞培养生产效率有限,且缺乏对合成途径及其调控机制的了解。
关键发现:植物界已发现近100,000种次生代谢物,其中仅一半结构完全解析
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代谢工程
代谢工程功能基因组学植物细胞工厂次生代谢产物组合生物化学
Catharanthus roseus 细胞培养
Atropa belladonna
Hyoscyamus muticus 毛状根
核心问题:长春花(Catharanthus roseus)未分化悬浮细胞不能合成单萜吲哚生物碱(TIAs)如阿吗碱(ajmalicine),因为缺乏组织/器官特异性分化所必需的转录调控。
关键发现:AGL12表达使C20D悬浮细胞形成直径可达8 mm的球状薄壁组织样聚集体,但不能单独诱导完整根形态分化
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代谢工程/植物次生代谢工程
AlkaloidCatharanthus roseusCell differentiationMetabolic engineeringTranscription factor
Catharanthus roseus C...
Catharanthus roseus C...
Catharanthus roseus C...
核心问题:研究长春花毛状根中转录因子ORCA3过表达及其与茉莉酸(JA)协同处理对萜类吲哚生物碱(TIA)途径的转录响应,并揭示ORCA3过表达未能显著提高TIA积累的调控机制。
关键发现:同时诱导ORCA3表达和JA处理时,ORCA3转录本增加170倍
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代谢工程
Plant metabolic engineeringQ RT PCRTranscript profilingTranscriptional regulationZinc finger-binding proteins
Catharanthus roseus h...
Catharanthus roseus h...
Catharanthus roseus h...
核心问题:长春花(Catharanthus roseus)中萜类吲哚生物碱(TIA)途径产量极低,尤其是抗癌药物长春碱和长春新碱含量微薄,需要解析通量限制并提高目标代谢物积累。
关键发现:DXS单独过表达导致ajmalicine增加67%、serpentine增加26%、lochnericine增加49%,但tabersonine降低66%、hörhammericine降低54%
等 3 条
代谢工程
Madagascar periwinkleMethyl-erythritol phosphate pathwayPlant metabolic engineeringTerpenoid indole alkaloidTissue culture
Catharanthus roseus h...
Catharanthus roseus h...
Catharanthus roseus h...
核心问题:植物次生代谢物具有重要药理活性,但天然含量低、化学合成困难,植物是唯一经济来源;传统代谢工程需逐一了解通路酶学步骤,耗时费力。
关键发现:转录因子可作为代谢工程的有效工具。玉米R和C1异位表达诱导花青素合成,并调控约400个mRNA差异表达
等 3 条
代谢工程
AlkaloidsCatharanthus roseusFlavonoidsMetabolic engineeringSecondary metabolismTranscription factors
玉米(Zea mays)细胞
玉米(Zea mays)细胞
玉米(Zea mays)细胞
核心问题:克隆长春花(Catharanthus roseus)MEP途径中两个关键酶(DXP还原异构酶和MEC合酶)的cDNA,并探究该途径在单萜吲哚生物碱(MIA)生物合成中的调控作用。
关键发现:['克隆获得crdxr cDNA,全长1740 bp,编码474个氨基酸,计算分子量51 kDa,等电点6.1
等 4 条
代谢工程
1-Deoxy-D-xylulose 5-phosphate reductoisomerase2C-Methyl-d-erythritol 2,4-cyclodiphosphate synthase2C-Methyl-d-erythritol 4-phosphate pathwayCatharanthus roseusMonoterpenoid indole alkaloid
Catharanthus roseus(长...
Catharanthus roseus(长...
Catharanthus roseus(长...