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浅述植物萜类物质的生物合成途径.pdf

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浅述植物萜类物质的生物合成途径.pdf
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舭确 2009.3工作研究 浅述植物萜类物质的生物合成途径 陆锦池 陈荣山 刘长辉叶陈英 王海斌何海斌 (福建农林大学生命科学学院/农业生态研究所 福州350002) 摘要:本文简述了植物萜类物质的主要生物合成途径,以期为萜类物质的生物合成提供一定的理 论依据。 关键词:次生代谢物;萜类物质;生物合成途径; The review of the terpenoid biosynthesis pathway in plant Lu Jin Chi,Chen Rong Shan,Liu Chang Hui,Ye Chen Ying,Wang Hai Bin,He Hai Bin Agroecological Institute/School of Life Sciences,Fujian Agricuhure and Forestry University,Fuzhou 350002 Abstract:The review is concerned with the studies on the biosynthetic pathway of terpenoid in plant, aming to provide a reference for the studies in the biosynthetic of terpenoid. Key word:Secondary metabolism compounds;Terpenoid;Biosynthetic pathway 1 引言 萜类物质是植物次生代谢过程中的一类主要物 质,在植物生长和发育过程中扮演着重要的角色 近 年来随着科学的发展,萜类物质作为一种重要的材 料在新药、抗生素、杀虫剂、除草剂等的研发上得到 了广泛的应用。萜类物质在农业生产过程中发挥着 巨大的作用,因此充分了解萜类物质的生物合成途 径及其合成机理对于更好地将萜类物质运用到农业 生产过程中具有及其重要的意义。本文就萜类物质 的生物合成途径及其合成机理做了简要的综述.以 期为萜类物质的开发与利用提供一定的理论依据。 2萜类物质的生物合成途径 植物萜类化合物主要通过两个途径独立合成. 即位于细胞质中的甲羟戊酸(MVA)途径和位于质体 中的脱氧木酮糖一5一磷酸途径(DXP)或甲基赤藓醇 4一磷酸途径(MEP)。这两个途径大体上可分为3个阶 段,即中间体异戊烯基焦磷酸及其双键异构体二甲 基烯丙基焦磷酸的生成、直接前体物质的生成和萜 基金资助:福建省生态学重点学科项目资助(0608537).福建 省大学生创新性实验项目资助 作者简介:陆锦池(1987~),男,主要从事植物化学生态学研究. E-mail:~c15980209691@163.con 通讯作者:何海斌(1965~),男,教授,主要从事植物化学生态学 研究.E—mail:alexhhb@163.com ——78—— 类生成及其修饰阶段。萜类生物合成的共同起始分 子是相同的。从简单、基本的代谢物开始的萜类的生 物合成,过程总体上可分为四步:①基本的前体IPP 的合成;②IPP的重复叠加形成一系列异戊二烯二磷 酸同系物,作为各种萜类的直接前体;③这些烯丙基 异戊二烯二磷酸在特异的萜类合酶的作用下,产生 萜类骨架:④对骨架的次级酶修饰(大多数是氧化还 原反应),产生了具有各种化学特性及功能的天然产 物家族 2.1 甲羟戊酸(MVA)途径 MVA途径长期以来都被认为是萜类化合物生物 合成的惟一途径。它由Conrad Bloch和FeodorLynen 于1958年首先在动物和酵母中发现,主要存在于细 胞质中,又可称为细胞质途径(cytosolic pathway),通 过该途径形成了植物中的倍半萜、三萜和甾醇等[8】。 MVA途径是以2个乙酰CoA分子在乙酰乙酰CoA 硫解酶作用下形成乙酰乙酰CoA。经羟甲基戊二酰 CoA合酶fHMGS1催化形成3一羟基一3一甲基戊二酰 CoA(HMG—CoA1.在羟甲基戊二酰CoA还原酶(HM— GR)和2分子NADPH催化下生成MVA,之后MVA 在MVA激酶(MK)的作用下,形成甲羟戊酸一5一磷酸 (MVAP),接着在二氧磷基MVA激酶(PM K)作用下生 成MVA一5一二磷酸(MVAPP1。最终在MVA焦磷酸脱 工作研究2009.3 籼珀lIL 2个乙酰CoA ① 乙酰乙酰CoA ② 3--羟基一3一甲基戊 酰CoA ③ 甲羟戊酸 ④ MVA.5.焦磷酸 ⑤ 异戊 烯焦磷酸 图1 甲羟戊酸代谢途径 Note: ①:硫解酶;②:HMG辅酶A合酶;③:HMG辅酶A还原酶 ④:甲羟戊酸激酶;⑤:甲羟戊酸5一二磷酸脱羧酶 羧酶(MPD)作用下生成IPP。 2-2脱氧木酮糖一5一磷酸(DXP)途径 质体中IPP的合成途径(DXP途径)是
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