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淫羊藿类黄酮生物合成相关基因研究进展
植物学报
2024, 59 (5):
834-846.
DOI: 10.11983/CBB23133
淫羊藿(Herba Epimedii)是一种历史悠久的中草药(TCM), 药用价值高, 国内淫羊藿相关研究备受关注。黄酮醇苷类(PFGs)成分是淫羊藿的主要活性物质, 其含量决定了药用品质。了解淫羊藿类黄酮生物合成途径, 挖掘与淫羊藿黄酮醇苷类含量相关的基因, 阐明其生物合成途径的调控机制对于提高淫羊藿品质至关重要。该文系统综述了淫羊藿类黄酮生物合成相关结构基因和转录因子基因研究进展, 为揭示黄酮含量的分子调控机制, 进而为淫羊藿分子育种和黄酮醇苷的合成生物学研究奠定理论基础。  View image in article
图2
淫羊藿属植物中类黄酮生物合成途径
4CL: 4-香豆酸辅酶A连接酶; C4H: 肉桂酸-4-羟化酶; PAL: 苯丙氨酸解氨酶; CHS: 查尔酮合酶; CHI: 查尔酮异构酶; DFR: 二氢黄酮醇-4-还原酶; ANS: 花青素合酶; F3H: 类黄酮-3-羟化酶; F3'H: 类黄酮-3′-羟化酶; F3'5'H: 类黄酮-3′,5′-羟化酶; FLS: 黄酮醇合酶; PT: 异戊烯基转移酶; 3GT: 3-O-糖基转移酶; GGT: 2"-O-糖基转移酶; 7GT: 7-O-糖基转移酶; OMT: 氧甲基转移酶
正文中引用本图/表的段落
淫羊藿黄酮醇苷合成支路: 二氢山奈酚在黄酮醇合酶(flavonol synthase, FLS)催化下转化为山奈酚, 这是黄酮醇类化合物合成的共有途径。淫羊藿黄酮醇苷类的下游合成途径为: 异戊烯基转移酶(prenyltransferase, PT)在C-8位上连接异戊烯基(Wang et al., 2021; Shen et al., 2022a; 周景文等, 2023a), 氧甲基转移酶(O-methyltransferase, OMT)将C-4°位OH甲基化(周景文等, 2023b), 糖基转移酶(glycosyltransferase)在C-3位OH连接鼠李糖(Feng et al., 2018; Lyu et al., 2020; Yao et al., 2022a), C-7位OH连接葡萄糖(Feng et al., 2019; Yang et al., 2020), 最后在C-3-O-鼠李糖上连接第2个糖(虞沂等, 2022; Yao et al., 2022b) (图2)。
淫羊藿花青素合成支路属于植物花青素合成的共有通路。二氢山奈素的C3′位和C3′、C5′位可分别被类黄酮-3′-羟化酶(flavanone-3′-hydroxylase, F3'H)和类黄酮-3′,5′-羟化酶(flavanone-3′,5′-hydroxylase, F3′5′H)羟基化, 产生二氢槲皮素和二氢杨梅素。3种二氢黄酮醇继续在二氢黄酮醇-4-还原酶(dihydroflavonol-4-reductase, DFR)催化下形成无色花青素, 再被花青素合酶(anthocyanidin synthase, ANS)进一步转化为相应有色的花青素苷元矢车菊素和飞燕草素(图2), 苷元再经糖基化和酰基化形成最终的花青素。
a: 实时荧光定量PCR和含量关联分析; b: 异源表达和酶活性分析; c: 序列比对或系统发育分析.4种主要活性成分为淫羊藿苷、朝藿定A、朝藿定B和朝藿定C ... Systematic analysis reveals O-methyltransferase gene family members involved in flavonoid biosynthesis in grape 1 2022 ... 氧甲基转移酶能够把S-腺苷甲硫氨酸(S-adenosyl-L- methionine, SAM)供体上的甲基转移到受体化合物羟基的氧原子上.植物中的OMT分为两大类: CCoAOMT (Caffeoyl-CoA OMT)和COMT (Caffeic acid OMT) (Lu et al., Identification and characterization of three flavonoid 3-O-glycosyltransferases from Epimedium koreanum Nakai 5 2020 ... 淫羊藿黄酮醇苷合成支路: 二氢山奈酚在黄酮醇合酶(flavonol synthase, FLS)催化下转化为山奈酚, 这是黄酮醇类化合物合成的共有途径.淫羊藿黄酮醇苷类的下游合成途径为: 异戊烯基转移酶(prenyltransferase, PT)在C-8位上连接异戊烯基(Wang et al.,
a: 实时荧光定量PCR和含量关联分析; b: 异源表达和酶活性分析; c: 序列比对或系统发育分析.4种主要活性成分为淫羊藿苷、朝藿定A、朝藿定B和朝藿定C ... Effects of total flavonoids and flavonol glycosides from Epimedium koreanum Nakai on the proliferation and differentiation of primary osteoblasts 1 2008 ... 目前, 在淫羊藿属植物中已鉴定出141种类黄酮化合物(Ma et al., The Reaumuria trigyna leucoanthocyanidin dioxygenase (RtLDOX) gene complements anthocyanidin synthesis and increases the salt tolerance potential of a transgenic Arabidopsis LDOX mutant 1 2016 ... 花青素合酶(ANS)与F3H及FLS都属于2-ODDs超家族中的DOXC亚家族成员(Kawai et al., New 8-prenylated quercetin glycosides from the flowers of Epimedium acuminatum and their testosterone production-promoting activities 1 2022 ... 在早春萌发时, 大多数淫羊藿属植物的幼芽和嫩叶通常呈红色或具红色斑块; 在秋冬季节, 部分种类叶片呈紫红色(任璘等, A novel anti-cancer agent Icaritin suppresses hepatocellular carcinoma initiation and malignant growth through the IL-6/Jak2/Stat3 pathway 1 2015 ... 淫羊藿隶属小檗科(Berberidaceae)淫羊藿属(Epimedium).《中国药典》(2020版)规定淫羊藿(E. brevicornu)、箭叶淫羊藿 (E. sagittatum)、柔毛淫羊藿(E. pubescens)和朝鲜淫羊藿(E. koreanum)的干燥叶片被用作中药材淫羊藿.近几十年来, 其新功效不断被发现和确认, 以淫羊藿为主要成分的中成药“仙灵骨葆胶囊”为治疗骨质疏松的基本用药; 此外, 研发的新药也不断上市, 国家一类抗晚期肝癌新药阿可拉定于2022年上市(Zhu et al., Icariin induces osteogenic differentiation in vitro in a BMP- and Runx2-dependent manner 1 2008 ... 淫羊藿黄酮醇苷类的主要结构特征是以黄酮醇为母核, C-8位连有异戊烯基, C-3位和/或C-7位连有1或2个糖基, 糖基种类一般是葡萄糖(glucose, Glu)、鼠李糖(rhamnose, Rha)或木糖(xylose, Xyl) (Zhao et al., A flavonoid 4′-O-methyltransferase derived from Epimedium koreanum and its application 3 2023a ... 淫羊藿黄酮醇苷合成支路: 二氢山奈酚在黄酮醇合酶(flavonol synthase, FLS)催化下转化为山奈酚, 这是黄酮醇类化合物合成的共有途径.淫羊藿黄酮醇苷类的下游合成途径为: 异戊烯基转移酶(prenyltransferase, PT)在C-8位上连接异戊烯基(Wang et al.,
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