类胡萝卜素合成的相关基因及其基因工程.pdf

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类胡萝卜素合成的相关基因及其基因工程
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陶俊! $" 张上隆! 徐昌杰! 安新民! 张良诚!
(! 浙江大学果树分子生物学实验室,杭州#!%%$0) ($ 扬州大学园艺系,扬州$$&%%0)
摘要类胡萝卜素具有多种生物功能,尤其在保护人类健康方面起着重要的作用,如它们是合成维生素 E 的前
体,能够增强人体免疫力和具有防癌抗癌的功效。人体自身不能合成类胡萝卜素,必须通过外界摄入;但类胡萝卜
素在许多植物中含量较低,并且很难用化学方法合成。随着类胡萝卜素生物合成途径的阐明及其相关基因的克
隆,运用基因工程手段调控类胡萝卜素的生物合成已成为可能。本文综述了微生物和高等植物类胡萝卜素生物合
成途径中相关基因的克隆,以及运用这些基因通过异源微生物生产类胡萝卜素和提高作物类胡萝卜素含量的基因
工程研究进展。
关键词类胡萝卜素,微生物,植物,基因,基因工程
中图分类号 F1" 文献标识码 G 文章编号!%%%/#%5(! $%%$)%#/%$15/%5
类胡萝卜素通常是指的碳氢化合物(胡萝卜素)和它占的市场份额微不足道[!#]。显然,类胡萝卜素目前这种生
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们的氧化衍生物(叶黄素)两大类色素的总称。它们在结构产状况已不能适应市场的需求。现代分子生物学研究手段
上由个类异戊二烯单位浓缩形成,典型的类胡萝卜素的发展,使得类胡萝卜素生物合成途径中的一系列关键酶的
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基因被陆续分离鉴定,为通过重组技术和遗传工程生
携带紫罗酮环(H(>(>4),在环上不同位置的氢原子可被氧基、 M+E
羟基、环氧基代替[!];类胡萝卜素分子中最重要的部分是决产类胡萝卜素开辟了道路,近年来,有关这方面的研究在微
定颜色和生物功能的共轭双键系统。类胡萝卜素是所有光生物和高等植物上取得重大突破。
合生物的基本成分,贮存在生物体的脂相中。在植物中,类类胡萝卜素的生物合成途径及其相关酶
胡萝卜素担当叶绿体光合作用的辅助色素和保护叶绿素免!
的基因克隆
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受强光破坏$ # ,同时也是合成植物激素 EIE 的前体 2 。除
八氢番茄红素、六氢番茄红素等几种类胡萝卜素无色外,绝!"! 类胡萝卜素的生物合成途径
大多数类胡萝卜素呈黄色、橙色或红色[&]。通过生化分析、经典遗传学和近年来分子遗传学的研
约有的类胡萝卜素是维生素( )的前体[5,1],人究,已经基本搞清楚类胡萝卜素生物合成的主要途径。然而
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体缺乏易得夜盲症。近年来,越来越多的医学研究表明, 对于复杂类胡萝卜素的末端基团、甲基基团及多烯烃链的额
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类胡萝卜素在猝灭自由基["]、增强人体免疫力[0]、预防心血外修饰过程仍不太清楚!2 。
管疾病和防癌抗癌[$,!%]等保护人类健康方面起着更为重要所有的类胡萝卜素均通过类异戊二烯化合物或萜类化
的作用。人体血液中