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国际基因工程机器大赛中植物合成生物学主题的设计与实践 被引量:1
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作者 何杨昱 杨凯 +7 位作者 王玮琳 黄茜 丘梓樱 宋涛 何流赏 姚金鑫 甘露 何玉池 《合成生物学》 北大核心 2025年第5期1243-1254,共12页
在近五年的国际基因工程机器(International Genetically Engineered Machine,iGEM)大赛获奖项目中,植物底盘的研究相对较少,主要受限于植物系统的复杂性。相较于微生物,植物遗传操作周期长、标准化元件库匮乏、转化效率低,使得工程化... 在近五年的国际基因工程机器(International Genetically Engineered Machine,iGEM)大赛获奖项目中,植物底盘的研究相对较少,主要受限于植物系统的复杂性。相较于微生物,植物遗传操作周期长、标准化元件库匮乏、转化效率低,使得工程化改造更具挑战性。然而,植物合成生物学在农业可持续化、环境修复和生物医药等领域具有独特优势,使其成为合成生物学的重要研究方向。近年来,随着基因编辑技术、合成启动子优化和高效转化体系的进步,植物底盘的可编程性显著提升,为应对粮食安全、营养强化和植物源药物生产等全球性问题提供了创新解决方案。以分析往年iGEM参赛项目及分享作者团队的参赛经验作为研究方法,本文从iGEM竞赛的评审标准出发,探讨了植物合成生物学项目的立题策略和实施路径,包括科学问题的精准定位、遗传回路的模块化设计,以及实验与建模的有效整合。同时,分析了通过跨学科协作和成果可视化来提升项目的创新性与应用价值的策略(包括植物底盘选择策略、生物元件构建策略和精确化模型构建策略等),旨在为相关领域的研究团队提供方法指导和策略参考,推动这一重要研究方向的发展,助力参赛团队在国际舞台上脱颖而出。 展开更多
关键词 国际基因工程机器大赛 植物合成生物 植物底盘材料 生物元件 创新性 基因编辑
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合成生物与基因操作技术改造酿酒酵母的研究进展
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作者 覃丽垚 孙喜华 +7 位作者 宾秋丽 雷丽萍 邹浩 单欣然 林岁殷 何东东 王桂文 吴仁智 《中国酿造》 北大核心 2025年第8期22-27,共6页
酿酒酵母作为经典模式真核生物,凭借其遗传操作的便捷性、高效的糖酵解能力及完善的分子工具库,在工业生物技术中持续发挥核心作用。随着现代生命科学的快速发展,酿酒酵母的应用场景在广度及深度方面均得到进一步拓展。该文系统梳理了... 酿酒酵母作为经典模式真核生物,凭借其遗传操作的便捷性、高效的糖酵解能力及完善的分子工具库,在工业生物技术中持续发挥核心作用。随着现代生命科学的快速发展,酿酒酵母的应用场景在广度及深度方面均得到进一步拓展。该文系统梳理了近五年基于基因工程、基因编辑、代谢工程和合成生物等技术改造酿酒酵母的最新研究成果,从技术创新与应用突破视角剖析发展动态,并对改造酿酒酵母的未来发展方向进行了展望,为深度开发酿酒酵母的生物制造潜力提供了系统化的技术路线参考。 展开更多
关键词 酿酒酵母 基因工程 基因编辑 代谢工程 合成生物
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植物合成生物学:植物细胞大规模培养的新机遇 被引量:1
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作者 颜钊涛 周鹏飞 +4 位作者 汪阳忠 张鑫 谢雯燕 田晨菲 王勇 《合成生物学》 北大核心 2025年第5期1107-1125,共19页
植物细胞培养(plant cell culture,PCC)作为一种极具发展潜力的生物合成平台,具有生长周期短、成本效益高、无病原危害、次生代谢产物丰富等优势,在医药、食品和保健等领域备受关注。然而,生产效率不足是限制PCC应用于商业化生产的最大... 植物细胞培养(plant cell culture,PCC)作为一种极具发展潜力的生物合成平台,具有生长周期短、成本效益高、无病原危害、次生代谢产物丰富等优势,在医药、食品和保健等领域备受关注。然而,生产效率不足是限制PCC应用于商业化生产的最大阻碍,其中,遗传转化效率低、调控网络复杂、细胞结团及遗传稳定性差是主要困难。合成生物学遵循自下而上的工程化建造理念,对天然植物细胞进行精准设计与改造,为开发高效、经济可行的植物细胞工厂提供了新的解决方案。本文回顾了PCC作为合成平台在生产重组蛋白和次生代谢产物中的研究现状。重点探讨了植物合成生物学对PCC在工业化发展中的推动作用,包括优质植物细胞系的构建、遗传转化体系的优化、表达系统的优化、生产效率与产能的提升以及赋予植物细胞合成异源产物的能力。未来,PCC的发展更需强调合成生物学理念和技术在突破当前技术瓶颈中的关键作用,以促进植物细胞大规模培养的进一步发展。 展开更多
关键词 植物合成生物 植物细胞 生物合成 天然产物 基因工程
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乙烯生物合成途径及其相关基因工程的研究进展(综述) 被引量:25
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作者 陈新建 刘国顺 +3 位作者 陈占宽 郅玉宝 易明林 刘鸿先 《热带亚热带植物学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第1期83-98,共16页
在对植物激素乙烯生理功能作简要回顾的基础上着重对乙烯的生物合成途径中的关键酶,包括腺苷蛋氨酸合成酶、ACC合成酶及ACC氧化酶的性质和基因的研究进展作了综述,同时展现出了与调控内源乙烯生物合成有关的基因工程的整体轮廓。
关键词 乙烯 生物合成 基因工程 研究进展 植物激素
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合成生物学概述及其在兽医领域的应用前景展望 被引量:1
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作者 潘俊慧 周凯钰太 +6 位作者 王素春 许铭柯 隋金钰 魏世萌 祁倩 李超 王楷宬 《中国动物检疫》 2025年第2期57-65,共9页
合成生物学是以人工设计和基因组改造为核心的一门多学科交叉融合的前沿学科,其基于工程学原理,通过人工合成生物调控元件、模块和基因线路调控网络等对底盘细胞进行设计和改造,以实现底盘细胞和基因线路的工程化。近年来,合成生物学在... 合成生物学是以人工设计和基因组改造为核心的一门多学科交叉融合的前沿学科,其基于工程学原理,通过人工合成生物调控元件、模块和基因线路调控网络等对底盘细胞进行设计和改造,以实现底盘细胞和基因线路的工程化。近年来,合成生物学在我国兽医领域得到快速发展,目前已被用于基因工程疫苗研究、病原微生物检测、抗生素替代品研发等方面,并在兽用药品与生物制品研发方面展示出了巨大应用潜力,但同时也伴随着生物安全、伦理、监管、公众认知等方面的挑战。本文对合成生物学进行概述,对其在兽医领域中的研究和应用前景进行展望,以期为合成生物学在兽医领域的深入应用提供参考。 展开更多
关键词 合成生物 兽医领域 基因工程 应用前景
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基因工程菌生物合成茶氨酸条件研究 被引量:10
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作者 王丽鸳 王贤波 +1 位作者 成浩 周健 《茶叶科学》 CAS CSCD 北大核心 2007年第2期111-116,共6页
研究了不同诱导条件对基因工程菌催化合成茶氨酸的影响,确定了较为优化的诱导表达条件;通过单因子试验研究了不同反应条件对基因工程菌催化合成茶氨酸的影响,研究结果表明反应体系中较高的菌体浓度对催化茶氨酸有一定的抑制作用;高L... 研究了不同诱导条件对基因工程菌催化合成茶氨酸的影响,确定了较为优化的诱导表达条件;通过单因子试验研究了不同反应条件对基因工程菌催化合成茶氨酸的影响,研究结果表明反应体系中较高的菌体浓度对催化茶氨酸有一定的抑制作用;高L-Gln浓度可以提高茶氨酸的生成量,但是却降低了L-Gln的转化率;基因工程菌催化合成茶氨酸的最适pH是9.5左右,较为适合的反应温度是32℃-37℃。 展开更多
关键词 茶氨酸 基因工程 表达 生物合成
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生物合成茶氨酸的研究进展及构建基因工程菌合成茶氨酸的可行性探讨 被引量:7
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作者 李平 宛晓春 张正竹 《食品与发酵工业》 CAS CSCD 北大核心 2004年第1期71-75,共5页
综述了近年来应用微生物发酵法、茶树细胞培养法生物合成茶氨酸的研究进展 ,讨论了构建基因工程菌生物合成茶氨酸的可行性。
关键词 生物发酵法 茶树细胞培养法 茶氨酸 基因工程 生物合成
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合成生物学在农业中的进展及挑战 被引量:1
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作者 刘婕 郜钰 +1 位作者 马永硕 尚轶 《合成生物学》 北大核心 2025年第5期998-1024,共27页
合成生物学通过工程化设计与新生命系统构建,为农业带来了革命性的突破。与传统农业技术相比,合成生物学汇聚农业科技领域的高新技术,可以更高效、更广泛地解决光合作用、生物固氮、作物抗逆、农业生态可持续性等世界性农业难题。合成... 合成生物学通过工程化设计与新生命系统构建,为农业带来了革命性的突破。与传统农业技术相比,合成生物学汇聚农业科技领域的高新技术,可以更高效、更广泛地解决光合作用、生物固氮、作物抗逆、农业生态可持续性等世界性农业难题。合成生物技术不仅可以提高作物产量和优化营养品质,还可以利用生物质副产物产生健康的肥料和土壤,实现废弃物资源化循环的新模式,是应对人口增加和气候变化、促进生物经济可持续发展的战略制高点。本文回顾了农业合成生物学的发展历程,综述了基因编辑技术、代谢工程策略、生物传感器元件开发、基因回路设计、人工智能等在农业中广泛应用的合成生物技术的最新研究进展。阐述了合成生物学在农业中的核心应用,包括提高作物产量和资源利用率、增强抗逆性、作物营养强化以及改善微生物互作等方面。合成生物学在农业领域的多维应用,将有效保障粮食安全并助力未来农业可持续发展。 展开更多
关键词 农业合成生物 代谢工程 基因编辑 人工智能 作物产量与品质 可持续农业
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重组工程法构建德胺糖生物合成基因簇的表达载体
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作者 朱蕾 谢峰 尚广东 《中国抗生素杂志》 CAS CSCD 北大核心 2007年第12期719-722,共4页
德胺糖(desosamine)是次级代谢产物来源的微生物药物中的一个重要的糖基团。为构建德胺糖生物合成基因簇的异源表达体系,本研究运用重组工程技术一步法从黏粒中克隆了德胺糖的生物合成基因簇的两个转录单元,重组效率高达100%。本方法避... 德胺糖(desosamine)是次级代谢产物来源的微生物药物中的一个重要的糖基团。为构建德胺糖生物合成基因簇的异源表达体系,本研究运用重组工程技术一步法从黏粒中克隆了德胺糖的生物合成基因簇的两个转录单元,重组效率高达100%。本方法避免了常规克隆手段的烦琐、耗时、针对长DNA片段的PCR易发生碱基突变等缺点。进一步,将两个转录单元分别置于来源于天蓝色链霉菌的pacI/pactIII双向启动子的控制下并克隆至链霉菌的游离型和整合型表达载体上。本工作为探索德胺糖生物合成基因簇在异源宿主菌中表达、德胺糖与多种糖苷底物偶联以创制新化合物奠定了基础。 展开更多
关键词 德胺糖 生物合成基因 重组工程
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基因工程调控木质素生物合成研究现状及在竹子上改良的应用前景
10
作者 金顺玉 卢孟柱 高健 《安徽农业科学》 CAS 北大核心 2008年第20期8497-8499,8548,共4页
利用基因工程手段调控木质素合成途径中关键酶基因能降低木质素含量,改变木质素组成,提高造纸工业中纸浆的得率,减少能源的消耗和降低成本,有利于环境保护。对木质素生物合成中涉及的几种重要酶类及这些酶的基因工程概况进行了综述,总... 利用基因工程手段调控木质素合成途径中关键酶基因能降低木质素含量,改变木质素组成,提高造纸工业中纸浆的得率,减少能源的消耗和降低成本,有利于环境保护。对木质素生物合成中涉及的几种重要酶类及这些酶的基因工程概况进行了综述,总结了现阶段木质素研究中存在的一些问题,提出了一些更有效地利用基因工程改良植物的对策和建议,展望了生物技术手段在竹子改良上的应用前景。 展开更多
关键词 木质素 生物合成 基因工程 竹子改良 竹浆造纸
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酿酒酵母中活性二萜化合物的合成生物学研究进展
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作者 李萌 李静一 贾美荣 《中国抗生素杂志》 北大核心 2025年第6期611-620,共10页
二萜化合物广泛存在于植物、微生物和动物中,是自然界普遍存在的一类具有显著生物活性的天然产物,在医药、工业和农业等领域均有广泛应用。酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)作为单细胞真核生物,其自身的甲羟戊酸途径可为二萜化合物... 二萜化合物广泛存在于植物、微生物和动物中,是自然界普遍存在的一类具有显著生物活性的天然产物,在医药、工业和农业等领域均有广泛应用。酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)作为单细胞真核生物,其自身的甲羟戊酸途径可为二萜化合物生物合成提供基本前体,因具有完整的膜系统、细胞器结构和蛋白质表达修饰系统,比原核生物更适合异源酶的表达,已成为二萜化合物合成生物学研究的模式微生物底盘。因此,对酿酒酵母进行基因工程改造以高效合成活性二萜化合物及其中间体一直是合成生物学领域中的研究热点。本文综述了以酿酒酵母为底盘的活性二萜及其中间体的异源生物合成途径构建和优化策略,并对现存挑战以及未来研究方向进行了总结与展望,以期为二萜化合物的异源生物合成研究提供参考。 展开更多
关键词 酿酒酵母 二萜化合物 生物合成 基因工程
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番茄红素生物合成相关基因及其基因工程研究进展 被引量:8
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作者 祝光涛 国艳梅 +3 位作者 王孝宣 高建昌 胡鸿 杜永臣 《中国蔬菜》 北大核心 2012年第07X期1-8,共8页
番茄红素是一种重要的天然色素,它主要来源于植物果实和微生物中。随着番茄红素代谢途径的阐明和生物合成相关基因的克隆,使得运用基因工程技术提高番茄红素产量成为可能。本文对番茄红素生物合成相关基因的最新研究进展及其在微生物和... 番茄红素是一种重要的天然色素,它主要来源于植物果实和微生物中。随着番茄红素代谢途径的阐明和生物合成相关基因的克隆,使得运用基因工程技术提高番茄红素产量成为可能。本文对番茄红素生物合成相关基因的最新研究进展及其在微生物和植物基因工程中的应用情况进行了综述,并探讨了今后进一步提高番茄红素产量的研究方向。 展开更多
关键词 番茄红素 生物合成 基因工程 生物 综述
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植物花青素生物合成途径相关基因研究进展及其基因工程修饰 被引量:6
13
作者 赵德勇 《热带生物学报》 2012年第1期92-98,共7页
对植物花青素生物合成及调控基因的研究进展、基因工程在调控花青素合成途径中的应用进行了综述。植物花青素生物合成属次生代谢途径,对该途径关键酶基因的调控可降低或提高目标化合物的产量,可通过调控植物次生代谢的方式对植物进行遗... 对植物花青素生物合成及调控基因的研究进展、基因工程在调控花青素合成途径中的应用进行了综述。植物花青素生物合成属次生代谢途径,对该途径关键酶基因的调控可降低或提高目标化合物的产量,可通过调控植物次生代谢的方式对植物进行遗传改良。对植物通过积累花青素来适应紫外线辐射、防卫害虫及真菌侵害的分子机制进行研究,有助于培育抗病、抗逆的植物新品种。 展开更多
关键词 花青素 生物合成途径 次生代谢 基因工程
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基因工程菌A_(56)(pPA_(22))生物合成青霉素酰化酶的发酵工艺研究
14
作者 钦葆纯 严正人 +4 位作者 马玉荣 赵治川 贺秉坤 吴汝平 王镜新 《中国抗生素杂志》 CAS CSCD 北大核心 1989年第2期89-93,共5页
青霉素酰化酶基因工程菌E.coli A_(56)(pPA_(22))中试研究,在500升发酵罐考察该菌株生物合成青霉素酰化酶的工艺条件,发酵温度22.5℃,通气比1∶0.4,搅拌转速70转/分。同时还考察了不同浓度苯乙酸和苯乙酸加入时间。试验证明低浓度的溶... 青霉素酰化酶基因工程菌E.coli A_(56)(pPA_(22))中试研究,在500升发酵罐考察该菌株生物合成青霉素酰化酶的工艺条件,发酵温度22.5℃,通气比1∶0.4,搅拌转速70转/分。同时还考察了不同浓度苯乙酸和苯乙酸加入时间。试验证明低浓度的溶解氧对酰化酶合成有利。发酵过程pH控制范围:生长期7.2~7.5,酶合成期7.5~8.0,发酵末期8.2~8.5。500升发酵罐最高酶产量达215.9u/100ml。 展开更多
关键词 青霉素酰化酶 基因工程 生物合成
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生物合成法生产麦角硫因的研究进展 被引量:1
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作者 李亮 徐姗姗 姜艳军 《生物技术通报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期86-99,共14页
麦角硫因(ergothioneine,ERG)作为一种稀有的天然含硫组氨酸衍生物,已被证明具有强大的抗氧化性和诸多生物学功能。因此,ERG受到越来越多研究人员和产品开发人员的关注。目前,ERG已被广泛应用于食品、化妆品和医疗等行业。研究表明只有... 麦角硫因(ergothioneine,ERG)作为一种稀有的天然含硫组氨酸衍生物,已被证明具有强大的抗氧化性和诸多生物学功能。因此,ERG受到越来越多研究人员和产品开发人员的关注。目前,ERG已被广泛应用于食品、化妆品和医疗等行业。研究表明只有少数细菌和真菌可体内合成ERG,植物、动物和人类自身均不能直接合成ERG,只能从其他来源获取。ERG可通过生物提取法、化学合成法以及生物合成法获得,但由于传统生产方式(生物提取法和化学合成法)存在产量低、生产效率差和生产成本较高等问题,限制了该产品的规模化生产和应用。因此,亟需开发一种高效、经济且安全、可靠的ERG生产方式以满足市场的需求。近年来合成生物学快速发展,利用基因工程、蛋白质工程和代谢工程等技术提高生物合成法生产ERG的能力已逐渐成为研究热点。本文将论述ERG的生物学活性和功能,介绍ERG生物合成途径和ERG在食品、化妆品和医疗等行业的应用前景,比较ERG主要的生产方式,总结并梳理近年来采取各种工程策略通过生物合成法生产ERG的研究进展;并就如何利用基因工程、蛋白质工程和代谢工程提高ERG产量提出几点工程策略,以期为生物合成法高产ERG提供理论参考和研究思路。 展开更多
关键词 麦角硫因 生物合成 生物合成途径 基因工程 蛋白质工程 代谢工程 发酵
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微生物次级代谢产物生物合成基因簇与药物创新 被引量:35
16
作者 白林泉 邓子新 《中国抗生素杂志》 CAS CSCD 北大核心 2006年第2期80-86,99,共8页
微生物产生众多结构和生物活性多样的次级代谢产物,其生物合成基因簇的克隆是药物创新和产量提高的必要前提。迄今为止已有超过150种生物合成基因簇通过各种方式被克隆,并被用于组合生物合成、体外糖类随机化、代谢工程的定向改造。我... 微生物产生众多结构和生物活性多样的次级代谢产物,其生物合成基因簇的克隆是药物创新和产量提高的必要前提。迄今为止已有超过150种生物合成基因簇通过各种方式被克隆,并被用于组合生物合成、体外糖类随机化、代谢工程的定向改造。我们研究室已经克隆并测定了氨基糖苷类井冈霉素/有效霉素、多烯类抗生素FR-008/克念菌素、聚醚类南昌霉素、聚酮类梅岭霉素、杂合聚酮-多肽类口恶唑霉素等生物合成基因簇。深入的基因功能分析揭示了他们独特的生物合成途径和调节机理,为正在进行的组合生物合成结构改造和代谢工程产量提高奠定了基础。 展开更多
关键词 生物次级代谢产物 生物合成基因 药物创新 组合生物合成 代谢工程
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生物丁醇合成途径中关键酶及其基因的研究进展 被引量:12
17
作者 何景昌 张正波 裘娟萍 《食品与发酵工业》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期116-120,共5页
生物丁醇是一种清洁的新型能源,已应用于与汽油调合,乙醇-柴油混合燃料的助溶剂等,成为替代石油能源的新型燃料之一。文中阐述了利用丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)发酵生产ABE(丙酮、丁醇、乙醇)的生物合成途径、代谢途径... 生物丁醇是一种清洁的新型能源,已应用于与汽油调合,乙醇-柴油混合燃料的助溶剂等,成为替代石油能源的新型燃料之一。文中阐述了利用丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)发酵生产ABE(丙酮、丁醇、乙醇)的生物合成途径、代谢途径中的关键酶及基因工程技术改造其基因的最新研究进展,分析了提高溶剂产量和构建基因工程菌过程中存在的问题,并展望了未来的发展前景和研究方向。 展开更多
关键词 生物丁醇 新型能源 生物合成 基因工程
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红霉素生物合成的生物化学和基因学 被引量:5
18
作者 孙艳 周仁清 吴琼 《微生物学杂志》 CAS CSCD 2005年第2期45-50,共6页
从基因重组技术问世以来,对红霉素(大环内酯类抗生素)生物合成的生物化学和基因学的研究到目前已经累积了大量的研究结果。就这2个领域中对红霉素生物合成的研究历史、研究现状和研究前景(组合生物合成)作以简要的介绍。
关键词 大环内酯 红霉素 基因 组合生物合成
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微生物次级代谢产物生物合成基因簇异源表达研究进展 被引量:4
19
作者 杜东霞 《中国抗生素杂志》 CAS CSCD 北大核心 2012年第8期568-574,598,共8页
微生物天然产物的异源表达在药物的发展过程中发挥着越来越大的作用。通过基因工程技术,将目的生物合成基因簇转移至不同的异源宿主中表达,不仅能够激活沉默的生物合成基因簇,而且可将异源表达体系作为一个非常有用的工具通过组合生物... 微生物天然产物的异源表达在药物的发展过程中发挥着越来越大的作用。通过基因工程技术,将目的生物合成基因簇转移至不同的异源宿主中表达,不仅能够激活沉默的生物合成基因簇,而且可将异源表达体系作为一个非常有用的工具通过组合生物合成生产更多结构新颖、功能独特的化合物。本文结合当今该领域的最新研究动态,概述了基因簇异源表达宿主的选择依据及生物合成基因簇在不同宿主表达的研究进展,以期为天然产物的研究提供一定的借鉴作用。 展开更多
关键词 天然产物 异源表达 基因工程:组合生物合成 生物合成基因
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类胡萝卜素生物合成代谢工程研究进展 被引量:10
20
作者 陈选阳 郑金贵 袁照年 《福建农林大学学报(自然科学版)》 CSCD 北大核心 2003年第3期348-352,共5页
综述了植物和微生物利用代谢工程改变类胡萝卜素组成与含量的方法及应用研究进展,分析了存在的主要问题,并展望了未来的研究方向.
关键词 类胡萝卜素 生物合成 代谢工程 植物 生物 外源基因 反馈调节
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