植物澀味化合物代謝 關鍵基因首次被發現

2020-11-22 北青網

科技日報訊 （記者吳長鋒）記者從安徽農業大學獲悉，該校茶樹生物學與資源利用國家重點實驗室夏濤課題組，首次從植物體內發現並鑑定了參與植物單寧化合物降解的單寧醯基水解酶（Tannase，TA）基因。該項成果日前在線發表在國際植物學權威學術期刊《新植物學家》上。

植物單寧是植物界普遍存在的酚類化合物，是植物在生存適應過程中為了抵禦病毒、菌類等微生物或環境的脅迫而形成的一種次生代謝產物，它們廣泛積累於茶葉、水果、蔬菜等各種植物性食品中，是決定澀味的主要化合物。長期以來，有關控制植物單寧化合物的合成及水解途徑的關鍵基因尚不清楚，成為國內外植物界高度關注的研究熱點。

課題組經過十餘年的潛心研究，利用多種酶純化手段結合質譜分析，從茶樹中分離純化鑑定了茶樹單寧酶，並有針對性地從茶樹中純化該酶，對候選基因進行逐一功能驗證，最終找到單寧醯基水解酶，確定了編碼該酶的基因序列。

進一步分析表明，單寧醯基水解酶屬於單寧醯基水解酶家族，該家族酶普遍存在於柿子、葡萄、草莓等富含單寧的植物中；通過基因功能驗證證實它們參與澀味化合物酯型兒茶素、沒食子單寧和鞣花單寧的代謝；進化證據表明，編碼這些蛋白質的單寧酶基因家族不同於微生物單寧酶基因，在植物中具有獨立的系統進化起源。

據夏濤介紹，植物單寧酶基因的鑑定發現，為茶樹、柿子、葡萄、草莓等富含單寧化合物的作物品質調控和優良品種選育提供了理論依據。「茶樹中的多酚類物質（酯型兒茶素）能夠抗氧化、抗腫瘤，但如果含量過多，就導致茶葉很澀，影響風味，現在通過分子輔助育種的方式，可以選育適量酯型兒茶素含量的茶樹，讓茶既能風味品質好，又具有保健作用。」夏濤說。

責任編輯：劉琰(EN004)

相關焦點

  • 中外學者首次揭示植物代謝奧秘
    中外科學家的一項最新研究，首次在世界上揭開了植物代謝的奧秘。 　　中國農業科學院留荷學者、荷蘭格羅寧根大學生物信息中心傅靜遠博士和荷蘭瓦赫寧根大學的J.J.B.Keurentjes和C.H.R.deVos博士聯手，創造性地將遺傳基因組學的新理論，運用到代謝組學上。
  • 昆明植物所在玉米抗蟲次生代謝產物丁布類化合物的合成調控機制...
    昆明植物所在玉米抗蟲次生代謝產物丁布類化合物的合成調控機制研究中取得進展 2020-10-09 昆明植物研究所 目前，儘管植物抗蟲分子機理在某些植物，如擬南芥、野生菸草和番茄等物種中有了一定程度的認識，但是關於玉米抗蟲機制的研究卻很少。研究表明次生代謝產物丁布類化合物（BXs）是玉米中重要的抗蟲物質，並且其合成途徑也被廣泛研究，但是關於該類化合物合成的調控機制仍缺乏研究。
  • 研究發現植物草酸代謝途徑關鍵酶影響玉米營養品質
    研究發現植物草酸代謝途徑關鍵酶影響玉米營養品質 2018-09-17 上海生命科學研究院 【字體：另外，靶向和非靶向代謝組學分析發現，玉米草醯輔酶A基因突變後籽粒胚乳的能量代謝、糖類、胺基酸以及激素含量均受到顯著影響。該項研究闡明了玉米草酸代謝的前兩步反應，並揭示了草酸降解途徑與籽粒胚乳發育、代謝和營養品質的關係，為將來遺傳改良草酸含量較高的蔬菜（如菠菜）等提供了候選基因和分子機制。
  • 串聯重複基因在植物代謝進化中的作用 | BMC Biology
    論文標題：Tandem gene duplications drive divergent evolution of caffeine and crocin biosynthetic pathways in plants 期刊：BMC Biology 作者：Zhichao Xu, Xiangdong Pu et.al 發表時間：2020/06/18
  • 2013國際植物次生代謝與代謝工程研討會在武漢召開
    由中國科學院武漢植物園發起並主辦的2013國際植物次生代謝與代謝工程研討會於7月5日至7日在武漢召開。植物的次生物質在維護植物自身的生存方面起著重要的作用如抗逆，抗病等，而這些次生代謝物質大多數是具有顯著的抗腫瘤、抗癌、抗氧化、降低血脂和膽固醇等作用的有效成分,與人類的健康密切相關。
  • 萜類化合物生物合成的關鍵酶改造和調控研究等系列學術報告
    為此，我們結合代謝工程和蛋白質工程手段，針對「生物合成限速酶的分子改造」和「生物合成途徑的平衡調控」等關鍵問題展開研究，取得以下成果：根據生物合成途徑的特性，分別基於自身或者旁路途徑終產物的顏色或者代謝中間產物的毒性建立新型高通量篩選策略，通過體內定向進化或共定向進化增強限速酶的催化活性，大幅提高了異戊二烯、類胡蘿蔔素等萜類化合物的生物合成效率；提出「變限制為控制」的生物合成途徑構建理念，建立碳源響應型順序調控和溫度響應型動態代謝調控體系
  • 研究揭示植物次生代謝調控新機制
    相關成果近日在線發表於國際期刊《植物細胞》。 在自然界中，植物散發出一大類揮發性化合物，而萜類是其中重要的組成成分之一。植物萜類屬於類異戊二烯次生代謝途徑，其數量大、種類多。這些化合物能吸引昆蟲傳播花粉和果實，直接或間接地防禦植食性動物的侵食和微生物的侵害。
  • 青島能源所提出利用微生物合成萜烯化合物和芳香族化合物的代謝...
    萜烯化合物和芳香族化合物是兩種種類非常豐富的天然產物，廣泛應用於材料、能源、醫藥和食品等領域。以可再生糖為原料，通過代謝工程策略，以微生物細胞工廠合成這兩種化合物，產品附加值高，是當前生物化工領域的研究重點。
  • 中英合建生命科學聯合研究中心,已發現黃芩素抗癌關鍵基因
    24日上午，在位於上海市徐匯區的中科院上海生科院植物生理生態研究所科研大樓裡，英國科研與創新國務大臣喬·詹森 (Jo Johnson)蒞臨現場祝賀。中國科學院院長白春禮發來賀信。該聯合研究中心全名為「中國科學院-英國約翰英納斯中心•植物和微生物科學聯合研究中心」。
  • 中日團隊首次揭示:基因成簇排列是水稻抗雜草的關鍵
    近日，記者從浙江大學獲悉，該校農業與生物技術學院樊龍江教授團隊聯合日本科學家團隊經過5年攻關，首次揭示了相關基因在基因組上成簇排列是水稻合成對抗稗草的「生化武器」稻殼素的關鍵，同時證實這樣的基因成簇進化事件，通過趨同進化在植物界已獨立發生了多次。
  • 黑果花楸的澀味科學
    那麼澀味是什麼感覺呢？它的科學原理是什麼呢？什麼是澀味？澀味是口腔上皮細胞暴露在明礬或單寧溶液中，口腔黏膜的蛋白質被凝固時，產生一種乾燥、收斂、粗糙的複合感覺，較準確的定義應該是「澀感」或者「收斂性」，食品中未成熟的果實、堅果、茶及紅酒等均具有澀感。具有澀味的化學物質主要有明礬類與多酚類，但兩者產生澀味的機理並不相同。
  • 昆明植物所靈芝三萜化合物研究獲新發現
    新化合物methyl ganosinensate A靈芝作為我國傳統的名貴滋補中藥，受到國內外的普遍關注。從上世紀80年代起，人們已開始進行靈芝化學成分的研究。結果表明，羊毛甾烷三萜化合物（lanostane）是靈芝的主要有效成分之一，具有抗腫瘤、抗前列腺癌、抗炎、抑制HIV-1蛋白酶等重要生物活性。雖然關於靈芝三萜新結構的報導從未間斷過，但目前對結構比較特殊的靈芝三萜的報導卻很少。
  • 陳曉亞院士小組研究揭示植物次生代謝調控新機制
    相關成果近日在線發表於國際期刊《植物細胞》。 在自然界中，植物散發出一大類揮發性化合物，而萜類是其中重要的組成成分之一。植物萜類屬於類異戊二烯次生代謝途徑，其數量大、種類多。這些化合物能吸引昆蟲傳播花粉和果實，直接或間接地防禦植食性動物的侵食和微生物的侵害。
  • 萜類化合物合成研究取得進展
    萜類化合物的傳統生產方式為植物種植提取，對野生植物資源、土壤和環境造成嚴重破壞。利用合成生物學方法構建微生物細胞工廠生產萜類化合物是一種新型的生產模式，是目前國際上的研究熱點。   類胡蘿蔔素是一類代表性的萜類化合物，包括番茄紅素、β-胡蘿蔔素、蝦青素等。
  • 漆小泉、黃三文主持撰寫「我國植物代謝領域重要進展」長篇中文綜述
    該文詳細評述了新中國成立以來, 我國科學家在基礎代謝、青蒿素等植物活性天然產物的挖掘、植物代謝途徑的解析及其生物學功能、植物活性成分的代謝工程及生物合成、代謝網絡及其功能等植物代謝領域取得的一系列創新性研究成果, 這些優秀成果促進了我國植物代謝領域的迅速發展, 提升了我國植物代謝研究的國際影響力, 為取得更多突破性的研究成果奠定了基礎
  • 昆明植物所非傳統次生代謝產物研究取得進展
    最近，由中科院昆明植物所研究員沈月毛主持的國家傑出青年科學基金項目「非傳統次生代謝產物的生物學功能及生物合成研究」通過了由國家自然科學基金委員會組織的結題驗收。專家組在評審後認為，該項研究從菌株篩選、化合物分離、結構確定到生物合成途徑探索及生物活性評價等都取得了明顯的成績，為探索和利用內生菌資源，開展其生物學活性研究提供了重要依據。    該項目以天然產物化學為基礎，以生理活性為導向，系統開展了微生物次生代謝產物的製備，生物學功能及作用機制探討，生物合成及合成機制研究等工作。
  • 葉酸代謝如何影響植物免疫?——獨立於SA信號通路的植物免疫機制
    表觀遺傳學自上世紀五十年代被發現以來，已經被廣泛的研究和關注，特別是已被證明在植物免疫系統調控中發揮作用【2】。DNA 甲基化是研究最為廣泛也最為深入的表觀修飾之一，與植物的生長發育和脅迫適應性有關，而表觀修飾如DNA甲基化和組蛋白修飾均受初級代謝產物控制酶活的調節【3】。
  • Nature Plants:抗癌植物成分的生物合成轉運途徑被發現
    目前在臨床實踐中使用的許多藥物是從植物中天然存在的特殊化合物開發而來的。英國的科學家們在長春花（ Catharanthus roseus ）生產有效的抗癌化合物方面取得了突破，他們發現了抗癌植物成分（ MIAs ）生物合成過程中的轉運機制。
  • 現代科學認定的味覺只有5種,「澀味和麻味」不是味覺
    單寧這種物質，它是一種廣泛存在於植物體內的重要次級代謝產物，果實中非常得多，是一種純天然的物質。單寧不僅在口中產生「澀味」，還有很多其他的妙用，比如在女性的化妝品中，單寧不僅能夠收緊皮膚，還能夠起到防曬和美白的作用。單寧與蛋白質以疏水鍵和氫鍵的方式發生聚合反應，使人產生收斂的感覺，在化妝品中加入單寧，最直接的效果就是收斂作用。
  • 植物所參與主辦第13屆萜類化合物的代謝、功能及合成生物學國際會議
    7月16日至20日，第13屆萜類化合物的代謝、功能及合成生物學國際會議在大連召開。　　本次大會包括萜類化合物的生物合成及運輸、萜類化合物在植物發育和作物品質中的作用、萜類代謝途徑的調控等8個主題，邀請了中國植物生理學會理事長、中科院植物生理生態研究所研究員、中科院院士陳曉亞等國內外59名專家學者作大會報告。大會共收到會議摘要128篇、牆報84份，從中評選出6份優秀牆報。