交链孢酚和交链孢酚单甲醚生物合成调控研究进展
氮源,毒素,真菌,1AOH和AME的生物合成,1AOH和AME生物合成基因簇的鉴定,2AOH和AME生物合成的研究,2AOH和AME生物合成的调控机制,1光照调控,2温度调控,3pH调控,4碳源,氮源调控,5分子调
李红花,宋福行(北京工商大学轻工科学技术学院 北京 100048)
交链孢酚(Alternariol,AOH)和交链孢酚单甲醚(Alternariol monomethyl ether,AME)是由链格孢属真菌产生的有毒次级代谢产物。链格孢属广泛分布在世界各地,可使近400 种植物致病,仅交链孢霉就可侵染100 多种植物[1-2]。在有利的温度和湿度条件下,交链孢霉能产生70 多种次级代谢产物[3-4]。其中,最常见、研究最多的毒素是:AOH、AME、交链孢菌酮酸(Tenuazonicacid,TeA)、交链孢烯(Altenuene,ALT)、细格菌素(Altenusin,ALN)和交链孢毒素I、II、III(Altertoxins,ATXs)。
链格孢属真菌不仅每年给农业和食品工业造成重大的经济损失,而且AOH 和AME 会对细胞和动物产生不良影响。动物体内实验表明AOH 和AME 有致畸性和甲胎毒性;体外实验表明AOH和AME 有基因毒性、致裂性、致突变性、雌激素和雄激素效应等,因而对人类和动物健康构成严重的威胁[5]。目前交链孢毒素的生物合成途径已基本清楚,然而对毒素生物合成过程的调控机制知之甚少。本文概述近年来AOH 和AME 的生物合成及其调控机制的研究进展,旨在从分子生物学的角度为毒素标品的产业化提供一个新视角。
1 AOH 和AME 的生物合成
1.1 AOH 和AME 生物合成基因簇的鉴定
AOH 和AME 以及其它由链格孢产生的二苯并吡喃酮类物质,都属于聚酮类次级代谢产物。有报道显示小麦病原菌旁星孢杆菌(Parastagonospora nodorum)产生AOH[6]。SnPKS19 编码交链孢毒素生物合成的聚酮合成酶。通过靶向基因破坏和在构巢曲霉(Aspergillus nidulans)中异源表达,鉴定了在旁星孢杆菌产生AOH 的pks 基因。旁星孢杆菌中的SnPKS19 与交链孢霉中pksJ 有很高的同源性。PksJ 是Saha 等[7]在交链孢霉中鉴定的10种聚酮合成酶中的1 种,研究认为PksJ 是催化AOH 和AME 生物合成的第1 步。而Wenderoth等[8]认为这是错误的结论,原因可能是基于RNAi技术和表达分析下调了几个pks 基因簇。
Wenderoth 等[9]通过CRISPR/Cas9 介导的AOH 生物合成基因的失活和米曲霉(Aspergillus oryzae)中基因的异源表达,鉴定了AOH 和AME生物合成的基因簇(图1) ......
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