關(guān)鍵字： β-紫羅蘭酮; 類胡蘿卜素裂解雙加氧酶; 生物合成; 分子調(diào)控;基因工程技術(shù)

摘要：β-紫羅蘭酮作為環(huán)化異戊二烯的代表，具有抗菌、抗病毒和抗腫瘤等多種生物活性

植物的葉、花、果實(shí)、種仁等結(jié)構(gòu)會(huì)釋放出各種各樣的揮發(fā)性有機(jī)化合物（volatile organic compounds, VOCs）。VOCs是親脂性液體，通常分為苯丙烷類、脂肪酸、氨基酸和萜類化合物[3]，β-紫羅蘭酮（β-ionone, BI）是植物產(chǎn)生的一種VOCs，屬于萜類化合物。β-紫羅蘭酮作為一類環(huán)化異戊二烯，在提高植物觀賞性能、促進(jìn)人體健康以及生產(chǎn)應(yīng)用等方面具有重要作用，如廣泛用于化工合成視黃酸、視黃醇、β-胡蘿卜素和維生素A等化合物以及化妝品和香水行業(yè)。此外，β-紫羅蘭酮具有抗癌、抗菌抗炎、抗微生物和降血脂等有益人體健康的功效。

紫羅蘭酮是一種由13個(gè)碳組成的酮類化合物，具有一個(gè)單環(huán)萜類骨架，自然界中存在多種異構(gòu)紫羅蘭酮，包括α-紫羅蘭酮、γ-紫羅蘭酮等，它們的區(qū)別在于雙鍵的位置不同。β-紫羅蘭酮（C13H20O）全稱4-（2,6,6-三甲基-1-環(huán)己烯基）-3-丁烯-2-酮，分子量為192.30。其顏色為淡黃色或黃色，常溫下以液體形式存在，不溶于水和甘油，可溶于大多數(shù)油和醇類物質(zhì)，具有紫羅蘭（Matthiola incana）花香香味。

β-紫羅蘭酮在生物體內(nèi)外均表現(xiàn)出強(qiáng)大的抗癌活性。β-紫羅蘭酮可抑制細(xì)胞增殖并調(diào)節(jié)3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A（3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase, HMGCoA）還原酶，從而在肝癌發(fā)生過(guò)程中顯示出良好的預(yù)防作用。β-紫羅蘭酮具有通過(guò)自由基清除特性的抗增殖和抗氧化潛力，可以有效改善肺部癌變；β-紫羅蘭酮還可以抑制大鼠由7,12-二甲基苯并蒽（7,12-dimethylbenz[a]anthracene, DMBA）引發(fā)的乳腺癌。此外，β-紫羅蘭酮具有很好的抗菌效果。β-紫羅蘭酮也可用作誘餌來(lái)吸引昆蟲(chóng)，通過(guò)使用其作為信息素來(lái)吸引昆蟲(chóng)，可減少農(nóng)藥使用，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)保型生產(chǎn)。

現(xiàn)有研究表明，β-紫羅蘭酮存在于含有類胡蘿卜素（carotenoid）的植物中，從合成途徑上看，β-紫羅蘭酮主要是由類胡蘿卜素裂解產(chǎn)生的一種脫輔基類胡蘿卜素（apocarotenoids）。目前合成香氣物質(zhì)β-紫羅蘭酮的基本途徑和結(jié)構(gòu)基因已經(jīng)得到鑒定和克隆，然而關(guān)于其形成的調(diào)控機(jī)理仍鮮有報(bào)道。β-紫羅蘭酮在植物體內(nèi)的降解途徑目前僅在青蒿和桂花中有所研究，β-紫羅蘭酮可由DBR1、DBR2在植物體外生物轉(zhuǎn)化成二氫-β-紫羅蘭酮。

植物中β-紫羅蘭酮的生物合成途徑

β-紫羅蘭酮的前體物質(zhì)是類胡蘿卜素，由其合成途徑可知主要由CCD酶基因參與類胡蘿卜素裂解。除結(jié)構(gòu)基因參與β-紫羅蘭酮生物合成外，還有轉(zhuǎn)錄因子參與調(diào)控β-紫羅蘭酮合成。植物中的主要轉(zhuǎn)錄因子家族包括WRKY、MYB、NAC、MADS等，它們參與眾多生命活動(dòng)，如應(yīng)激反應(yīng)、新陳代謝和激素誘導(dǎo)等。

植物中β-紫羅蘭酮的合成調(diào)控圖

作為β-胡蘿卜素的代謝產(chǎn)物，β-紫羅蘭酮的合成和積累依賴于合成途徑中關(guān)鍵酶基因的轉(zhuǎn)錄水平，因此對(duì)天然β-紫羅蘭酮進(jìn)行改良的最有效的基因工程技術(shù)手段，是關(guān)鍵酶基因的過(guò)表達(dá)或沉默以及異源表達(dá)。在植物體內(nèi)可以利用過(guò)表達(dá)關(guān)鍵酶基因或基因敲除、RNA干擾（RNA interference, RNAi）等手段沉默酶基因，從而改良植物中β-紫羅蘭酮的合成。β-紫羅蘭酮的異源合成依賴于其前體β-胡蘿卜素的降解，利用源于植物的CCDs在大腸桿菌（Escherichia coli）和酵母菌（Saccharomyces cerevisiae）中已經(jīng)成功地進(jìn)行了β-紫羅蘭酮的異源合成，未來(lái)還可通過(guò)提高生產(chǎn)效率進(jìn)一步改進(jìn)代謝工程策略。

β-紫羅蘭酮是一種重要香氣物質(zhì)，廣泛存在于植物的根、莖、葉、花、果等器官中，是植物中具有多種生物活性的類胡蘿卜素代謝產(chǎn)物，在提高植物觀賞商用價(jià)值、促進(jìn)人體健康以及生產(chǎn)應(yīng)用等方面具有重要作用。隨著高通量測(cè)序技術(shù)和以CRISPR/Cas9等基因組編輯技術(shù)的改進(jìn)發(fā)展及在植物中的廣泛應(yīng)用，

植物中β-紫羅蘭酮的釋放與類胡蘿卜素生物合成和降解基因的表達(dá)量高低有明顯的相關(guān)關(guān)系，但有關(guān)β-紫羅蘭酮合成和降解的分子調(diào)控機(jī)制卻少有報(bào)道，近年來(lái)隨著染色質(zhì)可及性測(cè)序（assay for transposase-accessible chromatin with high-throughput sequencing, ATAC-seq）等高通量測(cè)序技術(shù)和以CRISPR/Cas9為代表的基因組編輯技術(shù)的不斷改進(jìn)發(fā)展，以及在不同植物中的廣泛應(yīng)用，利用現(xiàn)代生物學(xué)手段發(fā)現(xiàn)并鑒定植物中β-紫羅蘭酮生物合成的特異性調(diào)控因子及分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)將變成可能。

轉(zhuǎn)載說(shuō)明：本文圖文源自Biotechnology Bulletin，僅做學(xué)術(shù)分享使用；感謝每一位作者的辛苦付出與創(chuàng)作，除轉(zhuǎn)載眾多無(wú)法溯源的文章，我們均在文章中備注了來(lái)源。如轉(zhuǎn)載涉及版權(quán)等問(wèn)題，請(qǐng)聯(lián)系我們刪除，非常感謝！

相關(guān)知識(shí)

11種富含β
植物油中生物活性物質(zhì)及其營(yíng)養(yǎng)特性概述
β
綜述丨PLANT CELL: 植物與微生物在質(zhì)外體中的相互作用
被忽略的寶藏營(yíng)養(yǎng)——植物營(yíng)養(yǎng)素！
從腸道到激素：揭示腸道微生物群在健康和疾病中（植物）雌激素調(diào)節(jié)中的作用,Molecular Nutrition & Food Research
植物免疫蛋白.ppt
植物蛋白的功效與作用
【健康中國(guó)最營(yíng)養(yǎng)的植物油】巢湖市營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)“富有機(jī)硒營(yíng)養(yǎng)植物油”研發(fā)成功。
健康“油”門道！常見(jiàn)食用植物油的微量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，你知道多少？

網(wǎng)址: 植物中β http://m.u1s5d6.cn/newsview460485.html