组学技术主要包括基因组、转录组、代谢组和蛋白组,是当前挖掘和解析植物天然产物生物合成途径的重要技术手段。本文主要概述了生物合成基因簇、基因共表达、基因家族和表观共调控在植物天然产物合成途径解析中的应用,并对当前生物合成...组学技术主要包括基因组、转录组、代谢组和蛋白组,是当前挖掘和解析植物天然产物生物合成途径的重要技术手段。本文主要概述了生物合成基因簇、基因共表达、基因家族和表观共调控在植物天然产物合成途径解析中的应用,并对当前生物合成途径解析的主要进展进行了回顾,以期为植物生物合成途径挖掘和解析提供参考。Omics technologies, which mainly include genomics, transcriptomics, metabolomics, and proteomics, are important technical methods for mining and analyzing the biosynthetic pathways of natural products in plants at present. This review mainly outlines the application of biosynthetic gene clusters, gene co-expression, gene families, and epigenetic co-regulation in the analysis of plant natural product synthesis pathways, and summarize the main progress in the current analysis of biosynthetic pathways, to provide a sight for the mining and analysis of plant biosynthetic pathways.展开更多
以提高作物产量为目的的高光效研究已成为作物育种学和栽培学共同关注的热点问题.针对寡日照限制我国特别是西南地区水稻产量提升这一问题,以前期研究获得的嘌呤合成途径基因(VAL1)水稻植株(VAL1-OE)为材料,从确定光能利用效率提升的限...以提高作物产量为目的的高光效研究已成为作物育种学和栽培学共同关注的热点问题.针对寡日照限制我国特别是西南地区水稻产量提升这一问题,以前期研究获得的嘌呤合成途径基因(VAL1)水稻植株(VAL1-OE)为材料,从确定光能利用效率提升的限制因子入手,利用其光合色素质量分数和光合速率均显著提高这一特点,开展水稻光合调控生理机制研究.结果表明:VAL1-OE水稻叶片叶绿体发育和光合相关基因,如捕光复合体II叶绿素a/b结合蛋白基因(LhcpII),编码PS I P700叶绿素a脱辅基蛋白A1基因(psaA),PS II D1蛋白基因(psbA),细胞色素f脱辅基蛋白基因(petA),细胞色素b6-f复合体小亚基基因(petG),核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶大亚基基因(rbcL),核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶小亚基基因(RbcS)和叶绿体ATP合成酶α亚基基因(atpA),这些编码基因转录水平均显著上调.此外,VAL1-OE水稻叶片比叶质量、光合色素质量分数显著增高.在低光和高光条件下,电子传递速率(ETR)、净光合速率(A)和光能利用效率(LUE)均显著高于野生型水稻叶片,但VAL1-OE水稻单株面积较低,干物质累积和产量未显著增加.研究结果显示:超表达VAL1水稻优化叶片光能吸收、电子传递和碳同化是提高光合作用和光能利用效率的关键.光合面积较小成为制约VAL1超表达水稻获得更多干物质累积和产量的主要因素.以VAL1超表达水稻为基础,在实现高光合能力的同时,培育高叶面积表型材料,提高光合作用面积是进一步提高该水稻材料干物质累积量和产量的突破口.展开更多
通过对蛹虫草菌株代谢组数据分析研究虫草素合成途径,以蛹虫草出发菌株CM08、经过辐射诱变获得的高产虫草素正突变菌株CM09和低产虫草素负突变菌株CM10为研究对象,采用超高效液相色谱-串联飞行时间质谱联用技术测定3个菌株菌丝体的非靶...通过对蛹虫草菌株代谢组数据分析研究虫草素合成途径,以蛹虫草出发菌株CM08、经过辐射诱变获得的高产虫草素正突变菌株CM09和低产虫草素负突变菌株CM10为研究对象,采用超高效液相色谱-串联飞行时间质谱联用技术测定3个菌株菌丝体的非靶向代谢组数据,并对所得数据进行多元统计分析。主成分分析(principal component analysis,PCA)结果表明,CM08、CM09和CM10的代谢物之间存在显著差异;根据正交偏最小二乘法判别分析(orthogonal partial least squares discrimination analysis,OPLS-DA)模型得到的变量权重值(variable importance for the projection,VIP)区分差异代谢物(VIP﹥1且P﹤0.05),其中CM09 vs CM08差异代谢物64种,CM10 vs CM08差异代谢物147种,主要为氨基酸、糖类与核苷类化合物;KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)代谢通路富集分析发现差异代谢物显著富集到嘌呤代谢途径、磷酸戊糖途径和ABC转运蛋白途径等;差异代谢物腺苷、二磷酸腺苷(adenosine diphosphate,ADP)-核糖、2′-脱氧腺苷、一磷酸腺苷(adenosine monophosphate,AMP)、3′-一磷酸腺苷(adenosine 3′-monophosphate,3′-AMP)和虫草素在正负突变菌株中相对含量上下调相反,说明这些差异代谢物与虫草素产量密切相关,结合已有文献报道完善虫草素合成途径为:ADP-核糖→核糖-5-磷酸→5-磷酸核糖-1-焦磷酸→次黄嘌呤核苷酸→腺苷酸琥珀酸→AMP→腺苷→3′-AMP→2′-羰基-3′-脱氧腺苷→虫草素。该研究为虫草素合成途径的研究提供重要依据。展开更多
文摘组学技术主要包括基因组、转录组、代谢组和蛋白组,是当前挖掘和解析植物天然产物生物合成途径的重要技术手段。本文主要概述了生物合成基因簇、基因共表达、基因家族和表观共调控在植物天然产物合成途径解析中的应用,并对当前生物合成途径解析的主要进展进行了回顾,以期为植物生物合成途径挖掘和解析提供参考。Omics technologies, which mainly include genomics, transcriptomics, metabolomics, and proteomics, are important technical methods for mining and analyzing the biosynthetic pathways of natural products in plants at present. This review mainly outlines the application of biosynthetic gene clusters, gene co-expression, gene families, and epigenetic co-regulation in the analysis of plant natural product synthesis pathways, and summarize the main progress in the current analysis of biosynthetic pathways, to provide a sight for the mining and analysis of plant biosynthetic pathways.
文摘以提高作物产量为目的的高光效研究已成为作物育种学和栽培学共同关注的热点问题.针对寡日照限制我国特别是西南地区水稻产量提升这一问题,以前期研究获得的嘌呤合成途径基因(VAL1)水稻植株(VAL1-OE)为材料,从确定光能利用效率提升的限制因子入手,利用其光合色素质量分数和光合速率均显著提高这一特点,开展水稻光合调控生理机制研究.结果表明:VAL1-OE水稻叶片叶绿体发育和光合相关基因,如捕光复合体II叶绿素a/b结合蛋白基因(LhcpII),编码PS I P700叶绿素a脱辅基蛋白A1基因(psaA),PS II D1蛋白基因(psbA),细胞色素f脱辅基蛋白基因(petA),细胞色素b6-f复合体小亚基基因(petG),核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶大亚基基因(rbcL),核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶小亚基基因(RbcS)和叶绿体ATP合成酶α亚基基因(atpA),这些编码基因转录水平均显著上调.此外,VAL1-OE水稻叶片比叶质量、光合色素质量分数显著增高.在低光和高光条件下,电子传递速率(ETR)、净光合速率(A)和光能利用效率(LUE)均显著高于野生型水稻叶片,但VAL1-OE水稻单株面积较低,干物质累积和产量未显著增加.研究结果显示:超表达VAL1水稻优化叶片光能吸收、电子传递和碳同化是提高光合作用和光能利用效率的关键.光合面积较小成为制约VAL1超表达水稻获得更多干物质累积和产量的主要因素.以VAL1超表达水稻为基础,在实现高光合能力的同时,培育高叶面积表型材料,提高光合作用面积是进一步提高该水稻材料干物质累积量和产量的突破口.
文摘通过对蛹虫草菌株代谢组数据分析研究虫草素合成途径,以蛹虫草出发菌株CM08、经过辐射诱变获得的高产虫草素正突变菌株CM09和低产虫草素负突变菌株CM10为研究对象,采用超高效液相色谱-串联飞行时间质谱联用技术测定3个菌株菌丝体的非靶向代谢组数据,并对所得数据进行多元统计分析。主成分分析(principal component analysis,PCA)结果表明,CM08、CM09和CM10的代谢物之间存在显著差异;根据正交偏最小二乘法判别分析(orthogonal partial least squares discrimination analysis,OPLS-DA)模型得到的变量权重值(variable importance for the projection,VIP)区分差异代谢物(VIP﹥1且P﹤0.05),其中CM09 vs CM08差异代谢物64种,CM10 vs CM08差异代谢物147种,主要为氨基酸、糖类与核苷类化合物;KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)代谢通路富集分析发现差异代谢物显著富集到嘌呤代谢途径、磷酸戊糖途径和ABC转运蛋白途径等;差异代谢物腺苷、二磷酸腺苷(adenosine diphosphate,ADP)-核糖、2′-脱氧腺苷、一磷酸腺苷(adenosine monophosphate,AMP)、3′-一磷酸腺苷(adenosine 3′-monophosphate,3′-AMP)和虫草素在正负突变菌株中相对含量上下调相反,说明这些差异代谢物与虫草素产量密切相关,结合已有文献报道完善虫草素合成途径为:ADP-核糖→核糖-5-磷酸→5-磷酸核糖-1-焦磷酸→次黄嘌呤核苷酸→腺苷酸琥珀酸→AMP→腺苷→3′-AMP→2′-羰基-3′-脱氧腺苷→虫草素。该研究为虫草素合成途径的研究提供重要依据。
