光质对十字花科蔬菜硫代葡萄糖苷调控分子机制研究进展
发布时间：2021-09-04 11:53
综述了不同光质对十字花科作物硫代葡萄糖苷含量的影响,并从光调控硫苷生物合成关键基因表达、光合糖信号转导、光调控氮和硫同化等方面概括了十字花科作物硫代葡萄糖苷调控的分子机制,为十字花科作物硫代葡萄糖苷形成的光调控研究提供理论参考,为高品质蔬菜生产专用灯具的开发提供数据支撑。
【文章来源】：园艺学报. 2020,47(09)北大核心CSCD
【文章页数】：15 页
【部分图文】：
光质调控硫苷生物合成的机制
植物根从周围土壤吸收的硫酸盐与体内ATP在ATP硫酸化酶（ATPS）作用下生成腺苷–5′–磷酰硫酸（APS),APS处于下游初级硫同化和次级含硫代谢物生成的关键分支点上。一方面，APS经腺苷–5′–磷酰硫酸还原酶（APR）等催化合成硫苷生物合成硫供体谷胱甘肽（GSH）；另一方面，APS也可以进入次生代谢通路，在细胞质或者质体内被腺苷–5′–磷酰硫酸激酶（APK）磷酸化形成3′–磷酸腺苷–5′–磷酰硫酸（PAPS),PAPS可在磺基转移酶（SOT）作用下与前体脱硫硫苷反应生成次生代谢产物硫苷（Yatusevich et al.,2010），如图3。因此，植株体内硫含量明显影响各组织器官的硫苷组分含量。据报道，植株缺硫会导致包括MAM、CYP79、CYP83基因家族在内的主要硫苷生物合成基因表达量下降（Falk et al.,2007），这可能与转录因子SLIM1的调控作用有关（Maruyama-Nakashita et al.,2006）。对拟南芥的研究发现，光照能够提升植株的硫苷含量和硫同化过程代谢物含量，且两者提升幅度高度一致（Huseby et al.,2013）。对硫同化关键基因APR的研究表明，光质通过调控HY5的表达，直接控制APR的转录，从而影响硫供体生成和最终硫苷生物合成（Yatusevich et al.,2010;Lee et al.,2011），进一步研究表明HY5介导的光质调控硫同化基因ATPS、APK以及APR的转录水平，进而影响硫苷生物合成基因SOT16、SOT17、SOT18、MAM-L、CYP79F1和CYP79B2等的表达量，最终提升硫苷含量（Huseby et al.,2013;Hornbacher et al.,2019）。3.4 光质介导氮同化调控硫苷生物合成
硫苷核心结构的形成起始于侧链延长的氨基酸，经CYP79基因家族和CYP83基因家族编码的酶先后氧化形成异硝基化合物或者腈氧化物，然后与硫供体作用形成S–烷基硫代羟肟（Hansen et al.,2001），且现在认为参与该过程的硫供体为谷胱甘肽（Schlaeppi et al.,2008;Bednarek et al.,2009）。S–烷基硫代羟肟在C-S裂解酶SUR1催化下发生裂解，然后在UGT74B1等催化下与糖基供体尿苷二磷酸葡萄糖（UDPG）作用形成脱硫硫苷（Grubb et al.,2004）。这一阶段的最后一步是磺基转移酶SOT对脱硫硫苷进行硫酸化，SOT16催化色氨酸和苯丙氨酸衍生的脱硫硫苷，而甲硫氨酸衍生的脱硫硫苷是SOT17和SOT18的候选底物（Piotrowski et al.,2004）。脂肪族硫苷侧链的二次修饰在GS-OX、GS-ALK/AOP2、GS-OHP/AOP3以及GS-OH的作用下发生氧化、烯基化、羟基化；而吲哚族硫苷二次修饰前体吲哚–3–亚甲基硫苷在CYP81Fs的催化下发生羟基化，随后在IGMT1和IGMT2作用下发生甲氧基化以形成十字花科植物体中常见的硫苷种类（Miao et al.,2017）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]十字花科蔬菜硫代葡萄糖苷合成相关转录因子调控研究进展[J]. 王军伟,黄科,黄英娟,毛舒香,柏艾梅,刘明月,吴秋云. 园艺学报. 2019(09)
本文编号：3383214
【文章来源】：园艺学报. 2020,47(09)北大核心CSCD
【文章页数】：15 页
【部分图文】：
光质调控硫苷生物合成的机制
植物根从周围土壤吸收的硫酸盐与体内ATP在ATP硫酸化酶（ATPS）作用下生成腺苷–5′–磷酰硫酸（APS),APS处于下游初级硫同化和次级含硫代谢物生成的关键分支点上。一方面，APS经腺苷–5′–磷酰硫酸还原酶（APR）等催化合成硫苷生物合成硫供体谷胱甘肽（GSH）；另一方面，APS也可以进入次生代谢通路，在细胞质或者质体内被腺苷–5′–磷酰硫酸激酶（APK）磷酸化形成3′–磷酸腺苷–5′–磷酰硫酸（PAPS),PAPS可在磺基转移酶（SOT）作用下与前体脱硫硫苷反应生成次生代谢产物硫苷（Yatusevich et al.,2010），如图3。因此，植株体内硫含量明显影响各组织器官的硫苷组分含量。据报道，植株缺硫会导致包括MAM、CYP79、CYP83基因家族在内的主要硫苷生物合成基因表达量下降（Falk et al.,2007），这可能与转录因子SLIM1的调控作用有关（Maruyama-Nakashita et al.,2006）。对拟南芥的研究发现，光照能够提升植株的硫苷含量和硫同化过程代谢物含量，且两者提升幅度高度一致（Huseby et al.,2013）。对硫同化关键基因APR的研究表明，光质通过调控HY5的表达，直接控制APR的转录，从而影响硫供体生成和最终硫苷生物合成（Yatusevich et al.,2010;Lee et al.,2011），进一步研究表明HY5介导的光质调控硫同化基因ATPS、APK以及APR的转录水平，进而影响硫苷生物合成基因SOT16、SOT17、SOT18、MAM-L、CYP79F1和CYP79B2等的表达量，最终提升硫苷含量（Huseby et al.,2013;Hornbacher et al.,2019）。3.4 光质介导氮同化调控硫苷生物合成
硫苷核心结构的形成起始于侧链延长的氨基酸，经CYP79基因家族和CYP83基因家族编码的酶先后氧化形成异硝基化合物或者腈氧化物，然后与硫供体作用形成S–烷基硫代羟肟（Hansen et al.,2001），且现在认为参与该过程的硫供体为谷胱甘肽（Schlaeppi et al.,2008;Bednarek et al.,2009）。S–烷基硫代羟肟在C-S裂解酶SUR1催化下发生裂解，然后在UGT74B1等催化下与糖基供体尿苷二磷酸葡萄糖（UDPG）作用形成脱硫硫苷（Grubb et al.,2004）。这一阶段的最后一步是磺基转移酶SOT对脱硫硫苷进行硫酸化，SOT16催化色氨酸和苯丙氨酸衍生的脱硫硫苷，而甲硫氨酸衍生的脱硫硫苷是SOT17和SOT18的候选底物（Piotrowski et al.,2004）。脂肪族硫苷侧链的二次修饰在GS-OX、GS-ALK/AOP2、GS-OHP/AOP3以及GS-OH的作用下发生氧化、烯基化、羟基化；而吲哚族硫苷二次修饰前体吲哚–3–亚甲基硫苷在CYP81Fs的催化下发生羟基化，随后在IGMT1和IGMT2作用下发生甲氧基化以形成十字花科植物体中常见的硫苷种类（Miao et al.,2017）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]十字花科蔬菜硫代葡萄糖苷合成相关转录因子调控研究进展[J]. 王军伟,黄科,黄英娟,毛舒香,柏艾梅,刘明月,吴秋云. 园艺学报. 2019(09)
本文编号：3383214
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/yylw/3383214.html
