植物芳香族氨基酸合成途径的解析

L-Tryptophan, L-tyrosine and L-phenylalanine are three aromatic amino acids. They not only serve as proteogenic amino acids but also precursors of numerous critical molecules that play essential roles in plant growth, development, defense and environmental responses. For instance, plant hormones auxin and salicylic acid and secondary metabolites such as lignin and anthocyanin. All three amino acids are being produced via so-called shikimate pathway, which is conserved in microorganisms but lost in animal lineages. Despite the importance of aromatic amino acids in plants, our knowledge remains very limited. In an attempt to functionally characterize the shikimate pathway in plant, we identified an Arabidopsis mutant with aromatic amino acids deficiency associated with severe growth defects. Combining multiple forward genetic screening strategies, four suppressors have been identified with reversed aromatic amino acids biosynthesis. The mutated genes are in the process of being cloned and characterized. The work aims to expand our understanding of plant aromatic amino acids biosynthesis, and improve economic feasibilities in effective plant breeding and metabolic engineering for aromatic amino acids-derived metabolites.

酪氨酸，苯丙氨酸和色氨酸是植物体内的三种芳香族氨基酸。这三种氨基酸不仅是蛋白质合成的基本组成单元，也是种类繁多的次生代谢物和一些植物激素的前体。例如植物激素中的生长素以及次生代谢物木质素，花青素等都是芳香族氨基酸的衍生物。这些化合物对于植物生长发育，抵抗各种逆境胁迫非常的重要。据统计，大约有百分之三十来自光合作用的碳都用来合成芳香族衍生的代谢物。目前已知三种芳香族氨基酸都是由发生在叶绿体的莽草酸途径合成。但合成途径的相关基因功能以及调控不是非常清楚。我们前期的工作发现了一个拟南芥芳香族氨基酸合成降低的突变体，有明显的发育表型。利用正向遗传学的筛选，目前得到了4个该突变体的表型恢复突变体。本项目拟利用芳香族氨基酸合成降低导致的发育表型，结合多种正向遗传学手段，筛选鉴定参与合成芳香族氨基酸的基因。这对于未来理解主生代谢和次生代谢的调控，以及次生代谢物基因工程改造提供更多的理论依据。

酪氨酸是植物体内的三种芳香族氨基酸之一。芳香族氨基酸不仅是蛋白质合成的基本组成单元，也是种类繁多的次生代谢物和一些植物激素的前体。这些化合物对于植物生长发育，抵抗各种逆境胁迫非常的重要。据统计，大约有百分之三十来自光合作用的碳都用来合成芳香族衍生的代谢物。我们前期的工作发现了一个拟南芥酪氨酸合成降低的突变体，有明显的发育表型。利用正向遗传学的筛选，目前得到了10个该突变体的表型恢复突变体。通过回交，测序，互补等手段确定了5个基因的点突变。通过对其中一个基因，氨基转移酶VAS1的研究发现，酪氨酸和苯丙氨酸有新的代谢通路。并鉴定了该通路部分基因。这对于未来理解主生代谢和次生代谢的调控，以及次生代谢物基因工程改造提供更多的理论依据。

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