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植物学报Chinese Bulletin of Botany 2009, 44 (6): 643655, w w w .chinbullbotany .com doi: 10.3969/j .issn.1674-3466.2009.06.001 .特邀综述. 拟南芥和作物中维生素C 生物合成与代谢研究进展 1, 2 1 1 1 1* 余春梅 , 李斌 , 李世民 , 陈静 , 王道文 1 中国科学院遗传与发育生物学研究所植物细胞与染色体工程国家重点实验室, 北京 100101 2 南通大学生命科学学院, 南通 226007 摘要 维生素C(vitamin C, Vc )是动植物体内含量较为丰富且发挥着重要功能的小分子物质。该文综述了近年来以模式植物 拟南芥为实验材料研究Vc生物合成和代谢取得的进展, 并对作物中类似的研究进行了概述。总结的信息对于在作物中进一步 开展Vc合成与代谢研究并通过分子育种提高作物的抗逆性和营养价值具有参考意义。 关键词 拟南芥, 生物合成, 作物育种, 代谢, 维生素C 余春梅, 李斌, 李世民, 陈静, 王道文 (2009). 拟南芥和作物中维生素C 生物合成与代谢研究进展. 植物学报 44 , 64 3655 . 维生素C(vit amin C, Vc )是动植物体内重要的氧 限。除了对Vc 合成的认识, 人们对Vc 在植物体内的 化还原剂, 其还原态称为抗坏血酸(as c orbi c ac id , 再生和生物降解过程也有了较为深入的了解, 从而对 AsA), 氧化态统称为脱氢抗坏血酸(dehydroascorbic 植物体内Vc 的代谢和整体平衡有了比较完整的理解 ac id)。Vc 参与体内活性氧清除, 调控细胞分裂和细 (Debolt et al. , 2007)。 胞生长, 并作为多个酶的辅因子参与多种生理过程 人类和一些灵长类动物由于体内合成Vc 的最后 (Smirnoff, 2000; Conklin, 2001; Valpuesta and Botella, 一个酶发生了突变, 需要从膳食中摄取Vc (Franss on 2004 ; Ishikawa et al., 2006; Fransson and Mani, 2007; and Mani , 2007)。鉴于Vc 在生物体内重要的生物学 Zhang et al., 2007; Ishikawa and S higeoka , 2008)。 功能, 提高膳食(蔬菜、水果等) 中的V c 含量和利用 早在1960年, 人们就对动物细胞中Vc 合成途径进行 Vc 增强作物抗逆能力的研究显得尤为重要。在过去 了研究(B urns , 1960), 而植物中从头合成V c 途径的 几年中, 一些研究者已经综述了高等植物中Vc 合成 研究滞后了近40 年。W heeler等(1998)在前人利用同 途径和部分基因的分子生物学研究结果( Co nk l in , 位素示踪技术确定 D- 甘露糖和 L- 半乳糖为Vc 合成 2001; Valpuesta and Botella, 2004; 安华明等, 2004; 前体物质的基础上, 确定了一些参与Vc 生物合成的 胡英考等, 2004; 王锁民等, 2004; 刘永立等, 2006)。 酶, 并利用拟南芥(Arabi dop sis thaliana)中影响Vc 生 本文简要综述了在模式植物拟南芥中Vc 合成、再生 物合成突变体的鉴定, 提出了经过GDP- 甘露糖和L- 和生物降解过程的必威体育精装版研究进展, 并概述了在农作物 半乳糖的Vc 从头合成途径。在随后10 年间, 随着分 和水果蔬菜如番茄(Sol anum lyc op ers ic um ) 、苹果 子遗传学和基因工程的发展, 该生物合成过程中的基 (Malus domes tic a)等中的类似研究。 因和酶都