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                昆明植物所在植物萜类化学防御与形成机制研究中取得进展

                2020-09-23 昆↓明植物研究所
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                  萜类化】合物是天然产物中最大的类群,结构多样、活性广泛,具有重要的药用和经济价值。植物合成萜类化合物目的通常被认为是调节其自身生长发育(如植╱物激素赤霉素↘、脱落酸和独脚金内酯)以及抵御各种生物胁迫(如昆虫拒食∏剂印楝素和除虫菊酯)。倍半萜为萜类化卐合物中的一个重要家族,具有丰富的▓化学结构和生物功能双重多样性。其中,杜松√烯类倍半萜由于其独特的活性与◎功能受到广泛关注,如抗疟疾药物青蒿素和植保素棉酚等。

                  紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum Spreng)在我国是一种外来入侵植物,具有强大的化学防御系统╲,其♂防御物质及生物合成机制尚属未知。近期,中国⊙平安彩票app下载安装院昆明植物研究所活性天然产物发现与生物合成团队研究员黎胜红研】究组综合运用植物化学、分子生物学、生物化学、合成生物学等技术「,揭示紫茎泽兰中杜松●烯类倍半萜的体内外抗虫防御功能,解析其生物合成途径的关键步骤↙,并构〓建杜松烯类天然产物的异源合成通路。

                  经各种诱导处理以〒及代谢分析,该★研究发现,6个杜松烯类倍半萜是紫茎〗泽兰的主要组成型和诱导型防御物质,这些化合物均表现出显著的昆虫拒食活性。在此基础上,研究人员对杜松烯类◣倍半萜的生物√合成开展了研江苏快三技巧究,从紫茎泽兰中克隆并功能鉴定了3个倍半萜合酶基因↓,包卐括一个新颖的倍半萜合酶EaTPS1,能够ξ 催化其中▅2个关键中间ξ体amorpha-4,7(11)-diene 和 (–)-amorph-4-en-7-ol的合成;在大肠杆菌中构建了这两个化合▆物的从头合成通路,从10 L摇◢瓶培养液中分离纯化了550 mg的amorpha-4,7(11)-diene和35 mg的(–)-amorph-4-en-7-ol单体化卐合物,并通过1D和2D NMR等波谱技〓术确证其结构。基因表达模式和化合物积累的相关性分析,证实EaTPS1在紫茎泽兰中参与杜松烯类倍半萜的生物合成〗,并发现机械损伤和MeJA处理降低EaTPS1基因的表达但能促进ζ化合物的释放。在烟草中瞬时安徽快彩三表达EaTPS1基因,发现转基因烟草也能合成amorpha-4,7(11)-diene 和 (–)-amorph-4-en-7-ol,同时抗虫防御功能㊣ 也得到提高,进一步证↑实EaTPS1在植物◆体内的功能。该研究首次揭示紫茎泽兰☉的化学防御物质及其形成机制,并实现杜松烯类倍¤半萜的异源合成,有助于深入研究该类天然产物的生物活性和合成生物学。

                  研究∞结果以Characterization of defensive cadinenes and a novel sesquiterpene synthase responsible for their biosynthesis from the invasive Eupatorium adenophorum为题,发表在New Phytologist上。昆明植物所副研吉林快3走势今天究员刘燕和沈阳农业大学教授骆世洪为并列第一作者,黎胜红为通↓讯作者。研究得到国家杰出青⊙年基金项目、云南生ω 物医药重大专项、云南省Ψ创新团队、中科院青年创新促进会和中科院ㄨ“西部之光”专项基Ψ金等资助。

                  论文链接 

                杜松烯类倍半萜生物♂合成途径(左图)以及EaTPS1基因表达模式和化合物积累(右图)

                工▲程大肠杆菌(左图)和本氏烟草(右图)异源合成amorpha-4,7(11)-diene (–)-amorph-4-en-7-ol

                打印 责任编辑:程博

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