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蒺藜苜蓿糖基转移酶基因SMALL AND EMERALD1的克隆和功能研究

2021-03-30孙志康王娜孟颖颖林浩牛丽芳

生物技术进展 2021年2期

孙志康, 王娜, 孟颖颖, 林浩, 牛丽芳

中国农业科学院生物技术研究所, 北京 100081

类黄酮代谢是重要的植物次生代谢途径之一,以苯丙氨酸(由莽草酸途径产生)为起点,经过一系列酶促反应,产生了最大一类的多酚代谢物,大约包含6 000多种化合物[1-3],对植物生长发育及植物-环境互作有重要作用[4]。黄酮类物质作为类黄酮代谢途径的产物之一,其通过甲基转移酶、酰基转移酶、羟化酶和糖基转移酶的生物活动产生[5-6]。黄酮的糖基化赋予了其结构复杂性和不同的生物活性[7]。在类黄酮代谢中,糖基化是一种常见的化学修饰,它能提高天然产物的代谢活性和生物利用度,并有助于丰富这些化合物的多样性[8]。

植物中的糖基转移酶是糖基化修饰中非常重要的一种酶,在植物生长发育过程中扮演着不可替代的角色,植物体内有很多激素以及次生代谢物都需要通过糖基转移酶的糖基化来改变其生物活性[9]。在水稻(Oryzasativa)中,GSA1 (UGT83A1)的自然变异导致糖基转移酶活性降低和GSA1底物(如山奈酚和槲皮素)的积累,因此,干扰了生长素运输[10]。Yin等[11]鉴定了一个糖基转移酶基因UGT78D2,在其缺失突变体中由于类黄酮代谢中间产物过量累积抑制了生长素的转运,造成了拟南芥(Arabidopsis)植株矮小的表型。糖基转移酶UGT84A1-A4通过调控拟南芥中的类黄酮代谢,来调节类黄酮的生物活性及含量,进而提供在逆境胁迫中的长期保护[12]。类黄酮代谢途径也影响着植物雄性生育能力,水稻oschs1突变体产生类黄酮缺失的花粉粒,并且丧失雄性育性[13-14]。……

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