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高等植物叶绿体异源合成抗疟药物青蒿素的研究

高等植物叶绿体异源合成抗疟药物青蒿素的研究
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  • 批准号:31760077
  • 批准年度: 2017年
  • 学科分类:植物次生代谢与调控(C020408) |
  • 项目负责人:邹竹荣
  • 负责人职称:教授
  • 依托单位:云南师范大学
  • 资助金额:40万元
  • 项目类别:地区科学基金项目
  • 研究期限:2018年01月01日 至 2021年12月31日
  • 中文关键词: 高等植物;叶绿体;异源;药物;青蒿素
  • 英文关键词:Sesquiterpene;Metabolic engineering;Artemisinin;Chloroplast;Heterologous biosynthesis

项目摘要

中文摘要

青蒿素的抗疟奇效及诸多新功能使得它的市场需求巨大和价格高企。青蒿素代谢基因工程是这一问题的有效解决之道,但目前的研究现状表明其在异种植物平台上深入开展仍有大的必要和突破空间。经综合分析,本课题认为高等植物叶绿体是青蒿素异源合成的理想场所,拟同时采用两种有效的植物多基因表达策略(叶绿体“多顺反子”和2A寡肽介导的细胞核“融合基因”技术)将青蒿素生物合成途径整体引入到烟草叶绿体中,期望主要利用青蒿素合成的两关键要素(异戊烯基焦磷酸和单线态氧)在叶绿体的供应优势,直接在转基因烟草叶绿体内大量合成青蒿素并建立一个新的青蒿素异源高效生产体系,同时也从根本上阐明异种植物能否高效合成青蒿素。另外,本课题在技术方案上也为其它重要次生代谢物在植物中的合成生物学研究提供有益借鉴。而且,通过分析叶绿体合成青蒿素对植物抗逆性的影响,为植物抗逆性改良研究提供新的思路。总之,本课题具有显著的创新性和应用基础研究意义。

英文摘要

The unique anti-malarial and other new pharmaceutical effects bring artemisinin a huge market and high price. To solve this problem, application of artemisinin metabolic gene engineering is an effective route, but needs to be reinforced to a large degree especially in the aspect using different plant host, as implied by its current studies. After a comprehensive analysis, we propose that the chloroplasts of higher plants might be an ideal place for heterologous biosynthesis of artemisinin. In this program, two effectual strategies for plant multigene expression (i.e., the techniques of chloroplast “polycistron” and 2A peptide-mediated nuclear “fusion gene”) are utilized parallelly to introduce the entire pathway of artemisinin biosynthesis into tobacco chloroplasts. This effort aims to achieve a great amount of artemisinin synthesized directly in the chloroplasts of transgenic tobacco plants, mainly regarding a conceivable advantage of adequate supply in chloroplasts of isopentenyl pyrophosphate and singlet oxygen that are two key components involved in artemisinin biosynthesis. Ultimately, we hope to establish a new heterologous system for potent production of artemisinin, and clarify whether or not a scenario of efficient artemisinin biosynthesis can take place in heterogeneous plant species. Meanwhile, the technical scheme of this program can serve as a useful reference for high in planta production of other important secondary metabolites using synthetic biology approaches. Furthermore, from the appraisal of the influence of artemisinin biosynthesis in chloroplasts on plant stress resistance, a new strategy for the associated trait improvements can be envisioned. Overall, this program is of notable novelty and significance in both practical and fundamental studies.

评估说明

    国家自然科学基金项目“高等植物叶绿体异源合成抗疟药物青蒿素的研究”发布于爱科学iikx,并永久归类于相关科学基金导航中,仅供广大科研工作者查询、学习、选题参考。国科金是根据国家发展科学技术的方针、政策和规划,以及科学技术发展方向,面向全国资助基础研究和应用研究,发挥着促进我国基础研究源头创新的作用。国科金的真正价值在于它能否为科学进步和社会发展带来积极的影响。

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