蓝莓果实花色素苷生物合成及其调控途径

蓝莓浆果因富含花色素苷而呈现蓝色或红色,具有较高的食用保健价值与商品价值,近几年受到广泛关注。从花色素苷的结构与性质、花色素苷生物合成的结构基因与调控基因以及光照调控花色素苷生物合成机制等方面进行了综述,最后展望了蓝莓花色素苷合成及其调控研究。     

越橘花色素苷种类、抗氧化特性及其生物合成研究进展

花色素苷是越橘果实中最主要的次生代谢产物之一,具有极强的抗氧化能力,国内外对越橘花色素苷研究和利用的报道越来越多.文章综述近几年来越橘花色素苷的研究进展,主要包括越橘花色素苷种类及含量;目前越橘花色素苷的研究热点,即在抗氧化活性方面所取得的研究成果;越橘花色素苷生物合成途径的关键酶基因及转录调控因子.最后结合实际,对越橘花色素苷未来的研究方向和发展前景进行展望     

MdSAUR71和MdSAUR72基因调控苹果果实花色素苷积累的验证

【目的】为探明MdSAUR71和MdSAUR72基因与苹果花色素苷积累的关系。【方法】选取了‘王林’(Malus domestica)愈伤组织作为试验材料,通过构建过表达载体及稳定转化愈伤组织操作,获得MdSAUR71和MdSAUR72大量表达的转基因愈伤组织。【结果】转基因愈伤组织在低温光照下培养,与对照愈伤组织相比呈现明显深红色,推测是由于花色素苷积累所致。进一步通过实时荧光定量PCR (Real Time-quantitative PCR)检测,发现与对照愈伤组织相比,MdSAUR71和MdSAUR72及花色素苷生物合成基因在转基因愈伤组织中的转录水平明显增加。【结论】MdSAUR71和MdSAUR72能够通过调控花色素苷生物合成基因的表达水平,参与苹果果实花色素苷积累。     

苹果属植物DNA去甲基化基因MdIDM1参与低温促进花色素苷的积累

[目的]为探明DNA去甲基化基因与苹果属植物低温诱导花色素苷积累的关系.[方法]以苹果'嘎啦'和观赏海棠'王族'与观赏海棠'火焰'组培苗叶片为试材,16℃低温连续处理7d,通过RNA提取和反转录cDNA,克隆得到苹果属植物DNA去甲基化关键基因MdIDM1,通过荧光定量PCR和高效液相色谱分别检测叶片中花色素苷合成基因和花色素苷含量,对去甲基化基因MdIDM1表达量进行相关性分析.[结果]低温胁迫促进苹果属植物着色,同时随着低温处理时间的增加MdIDM1的表达逐渐升高,且与花色素苷生物合成基因表达和花色素苷积累呈正相关.[结论]低温条件下,DNA去甲基化基因MdIDM1可能参与苹果属植物花色素苷积累.     

呈色机制不同的桃叶片花色素苷积累及合成相关基因表达的季节性差异

[目的]红叶桃叶片夏季呈现高温"返青"现象,而早熟桃夏季果实采收后叶片逐渐变红,2种桃叶片呈色规律相反。测定其花色素苷生物合成相关结构基因和转录因子表达特性,分析与叶片呈色之间的关系。[方法]以红叶桃品种‘筑波5号’和‘洛格红叶’、早熟桃品种‘早美’和‘春蕾’以及绿叶桃品种‘京蜜’为试材,分别在春、夏、秋3个季节测定其叶片花色素苷含量、叶片色差以及与叶片花色素苷生物合成相关的结构基因(CHS、CHI、F3H、F3'H、DFR、LDOX、UFGT)和调节基因(MYB10、b HLH3、WD40、MYBPA1、MYB15、MYB16、MYB111、MYB123)的时空表达。[结果]2个红叶桃品种花色素苷含量在夏季下降,秋季回升;2个早熟桃品种夏季叶片逐渐变红,花色素苷含量一直增加;而绿叶桃叶片一直处于绿色,花色素苷含量基本保持稳定。结构基因中CHS、CHI、F3'H、DFR、LDOX、UFGT和调节基因中MYB10、MYBPA1、MYB16、MYB111、WD40、b HLH3的表达水平与桃叶片中花色素苷含量呈正相关;而MYB15和MYB123基因的表达水平与桃叶片中花色素苷含量呈负相关。[结论]6个结构基因和6个调节基因表达水平与红叶桃、早熟桃花色素苷积累关系密切,表明其在调控桃叶片着色过程中起重要作用。     

二氢黄酮醇-4-还原酶基因的结构与功能研究

二氢黄酮醇-4-还原酶（DFR）是花色素苷生物合成途径的关键酶,其基因已从多种植物中克隆出来。从该基因的结构、功能和表达特性等方面进行了总结,为DFR基因的进一步研究和利用提供参考。     

芒果(Mangifera indica)F3’H基因的克隆及其表达分析

花色素苷的合成是红色芒果果实着色的主要代谢途径,而类黄酮3’羟化酶(F3’H)基因是花色素苷合成的一个关键酶,其参与决定了花色、果实颜色、种皮颜色、茎叶表面等花色素苷的生物合成。本研究根据已经报道的F3’H基因的序列设计兼并引物,采用3’RACE和5’RACE方法,克隆得到了芒果果实F3’H基因的全长c DNA序列为1782 bp。该基因开放阅读框为1548 bp,编码515个氨基酸,分子重量为57.44 k D。通过系统发育分析发现该基因编码的蛋白与西洋梨、草莓、大豆等具有较近的亲缘关系。对不同芒果品种的F3’H基因的表达进行分析发现:红色的贵妃品种中表达量较高,而黄色的金煌品种中表达量较低。     

马铃薯花色素苷及其遗传研究进展

综述了马铃薯花色素苷的种类、含量及抗氧化特性,比较了二倍体遗传模型和四倍体遗传模型花色素相关基因及克隆,重点阐述了基因R和P的克隆与表达。     

红肉桃花色素苷合成与积累分子机制研究进展

红肉桃具有悠久的栽培历史,其果实富含花色素苷,作为保健果品逐渐受到消费者青睐.文章综述了红肉桃果实花色素苷积累及合成相关基因、生长素结合蛋白ABP1和响应因子ARF的分子调控机制研究进展,探讨了红肉桃品种的花色素苷合成分子机制,并在最后指出今后的研究重点.     

红肉桃两类花色素苷积累模式与相关基因表达差异

【目的】分析中国主要红肉桃种质呈色类型及分子机理,为红肉桃种质优异基因发掘和分子标记辅助选择育种奠定理论基础。【方法】选择8份红肉桃种质和1份白肉桃种质为试材,分别在花后一个月开始采集样品,以后每隔10 d左右采集一次,至果实成熟期为止;用2%甲酸甲醇提取不同种质果肉的花色素苷,分别测定其在510 nm和700 nm的吸光值;利用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)方法,测定与花色素苷合成相关的13个关键结构基因和调节基因的表达水平。【结果】根据果实发育中后期花色素苷含量的变化趋势可将8份红肉桃种质分为2类,一类种质的花色素苷合成高峰出现在果实成熟期(成熟期积累型),如‘郑引82-9’‘大红袍’‘黑布袋’‘红桃’和‘天津水蜜’;另一类种质的花色素苷合成高峰出现在果实发育中期,在成熟期花色素苷含量有所下降(发育中期积累型),如‘哈露红’‘大果黑桃’和‘乌黑鸡肉桃’。在与花色素苷合成相关的结构基因中,Pp CHS和Pp UFGT的表达量与成熟期积累型种质的花色素苷含量的变化趋势一致;而发育中期积累型种质,果肉中花色素苷的大量积累与所有结构基因的表达趋势一致。在4个调控基因中,只有Pp MYB10.1的表达水平较高,且表达模式同红肉桃种质两类花色素苷积累模式相似。【结论】根据桃果肉着色规律和花色素苷积累模式,8份红肉桃可以分为成熟期积累型和发育中期积累型种质。Pp CHS和Pp UFGT是成熟期积累型种质的关键结构基因,而Pp MYB10.1在供试的所有红肉桃种质花色素苷合成中起关键作用。     

‘凤丹’牡丹花色变化过程中花瓣色素及相关基因表达

针对‘凤丹’牡丹在开放过程中花色由紫红色变白的现象,以‘凤丹’5个不同开放时期的花瓣为试验材料,分别运用色差仪、高效液相色谱仪和荧光定量PCR测定花色表型、花色素成分及质量分数和花青苷合成途径中相关基因的表达,进而分析花瓣色素与花青苷合成相关基因表达之间的关系。结果表明:随着花的开放,红色大幅减退,明度变大,彩度降低;‘凤丹’花中检测出2种花青苷(芍药花素-3,5-二葡糖苷和矢车菊素-3,5-二葡糖苷)和8种单体酚。花开放过程中,总花青苷和总黄酮质量分数逐渐减少,总花青苷质量分数降低幅度更大。花青苷合成相关结构基因PAL、DFR、ANS和转录因子MYB22、bHLH1的表达模式与总花青苷质量分数的变化趋势一致,而且这些基因的表达量与总花青苷质量分数均具有极显著正相关性。研究发现,‘凤丹’花色变化的主要原因是总花青苷质量分数大量减少。PAL、DFR、ANS是参与‘凤丹’花青苷合成的关键结构基因,转录因子MYB22及bHLH1可能对结构基因DFR和ANS的表达起着重要的调控作用。     

NAA和ABA处理对‘京优’葡萄花色苷生物合成相关基因表达的影响

为人工调控花色苷合成,以‘京优’葡萄为实验材料,应用液相色谱-质谱（HPLC-MS）技术和荧光定量PCR,研究了萘乙酸（NAA）和脱落酸（ABA）处理对葡萄果皮花色苷积累及其生物合成相关基因表达的影响。结果表明：在‘京优’葡萄果皮中,可检测到16种花色苷;ABA处理的花色苷含量高于对照,NAA处理低于对照,并且ABA处...     

植物花青素合成与基因调控(英文)

文章在阐述植物花青素生物化学合成的基础上,综述了植物花色素苷合成的基因调控及环境、激素化学物质等外在因子对花青素基因调控的影响。结果表明:在植物花青素代谢中,温度、光照、紫外线、施肥状况、激素水平等因素能诱发花青素合成的调节基因或反义基因的表达,从而诱导或抑制了花青素的合成。在调控基因中,一些对花青素合成的结构蛋白表达产生促进作用,一些则具有抑制效应。不同外在因子激活或抑制调控基因的种类与数量不同,因此,产生了不同的花青素组型或相同组型的不同配比,使植物器官表现不同的颜色。     

羽衣甘蓝花青素合成途径结构基因的表达特性

羽衣甘蓝红鸽属十字花科云薹属,因其中心部分累积了大量的花青素而呈现深紫色。为了研究其花青素生物合成的机理,以圆叶羽衣甘蓝红鸽系列和白鸽系列为试验材料,通过半定量RT-PCR方法研究了花青素合成代谢途径结构基因的表达特性。结果表明,除苯丙氨酸裂解酶(PAL)和查尔酮合成酶(CHS)在红鸽和白鸽系列中的表达水平基本一致外,其他结构基因在红鸽中的表达水平要明显高于白鸽,尤其二氢黄酮醇还原酶(DFR)和花青素合成酶(ANS),在红鸽中的表达水平显著强于白鸽;红鸽幼叶和老叶中花青素生物合成结构基因的表达水平趋于一致。另外,为了研究温度对羽衣甘蓝花青素合成的影响,通过半定量RT-PCR方法检测了室温和低温环境下生长的红鸽幼叶花青素合成结构基因的表达。结果显示,低温可以诱导CHS,黄烷酮-3-羟化酶(F3H),DFR,ANS,类黄酮-葡萄糖基转移酶(UFGT)基因的过量表达,使羽衣甘蓝红鸽经历低温后,植株中积累大量的花青素而呈现深紫色。     

超表达苹果细胞分裂素响应基因MdCRF6影响花青苷积累和盐胁迫抗性

【目的】克隆苹果细胞分裂素响应因子基因Md CRF6(cytokinin response factor 6),鉴定其在调节花青苷积累和盐胁迫抗性中的作用,揭示Md CRF6的功能,为研究细胞分裂素信号途径和果树生长发育调控提供理论依据。【方法】以‘嘎啦’苹果(Malus domestica‘Gala’)为研究材料,利用同源序列比对和PCR技术,分离细胞分裂素响应基因Md CRF6。使用MEGA 5.0软件构建苹果Md CRF6与拟南芥CRFs间系统进化树;通过SMART软件和DNAMAN软件分析Md CRF6蛋白的保守结构域。利用实时荧光定量PCR方法检测该基因对细胞分裂素和盐胁迫的响应。通过电泳迁移率试验(EMSA),验证Md CRF6原核表达蛋白对DRE作用元件的绑定。构建Md CRF6植物超表达载体,并通过农杆菌介导的遗传转化获得转Md CRF6苹果愈伤组织。比较野生型和转基因苹果愈伤组织在花青苷积累和盐抗性方面的差异,结合基因表达分析,初步鉴定Md CRF6在调节花青苷积累和盐胁迫方面的生物学功能。【结果】分离得到了苹果细胞分裂素响应因子基因Md CRF6(基因序列号:MDP0000783818),该基因开放阅读框(ORF)为1 047 bp,编码含有348个氨基酸的蛋白。进化树分析和氨基酸序列比对结果表明,苹果Md CRF6蛋白在N端包含保守的CRF结构域,在C端包含保守的AP2/ERF结构域,并且与拟南芥At CRF6同源性最高。基因表达分析显示该基因具有细胞分裂素和盐胁迫响应,分别在10μmol·L-1 BA和100 mmol·L-1 Na Cl处理3 h和6 h时表达量最高。EMSA试验结果验证Md CRF6原核表达蛋白能够绑定DRE序列。在苹果愈伤组织中超表达Md CRF6,发现Md CRF6转基因苹果愈伤组织花青苷积累受到抑制,同时苹果愈伤组织的抗盐性降低。基因表达分析显示,Md CRF6显著抑制花青苷合成基因和盐响应相关基因的表达。【结论】苹果Md CRF6与拟南芥At CRF6具有高度的同源性,其参与植物对细胞分裂素和盐胁迫的响应。在苹果愈伤组织中超量表达Md CRF6抑制其花青苷积累,降低植物抗盐性。推测苹果Md CRF6可能通过结合花青苷合成基因以及抗盐相关基因的启动子,抑制基因的表达,从而负调节花青苷积累和抗盐性。     

基于花青素苷合成和呈色机理的观赏植物花色改良分子育种

花色是观赏植物最重要的品质性状之一,是植物自然进化过程中最具适应意义的表型性状,也是表观遗传学研究的重要内容。花青素苷是使花朵呈色的重要色素之一,被子植物中约有80%的科的花朵颜色由花青素苷决定;迄今从自然界分离和鉴定出的花青素苷多达600种,主要由6种花青素苷元衍生而来。花青素苷合成途径是迄今为止研究得最为清楚的植物次生代谢途径之一,它的合成首先取决于类黄酮代谢途径的生成,花青素苷种类的多样性则源于其不同分支途径的形成,在花青素苷元基本骨架上不同位置取代基的差异形成了多种多样的花青素苷。在花青素苷生物合成过程中,分支点酶的竞争机制和关键酶的底物特异性使花青素苷的种类及相应的花色表型具有种属特异性。花青素苷合成后需要转运到液泡中被包裹成色素体,植物细胞中的液泡积累和贮存色素体的能力是影响花青素苷呈色的重要因素,因此,花青素苷在花瓣中的最终呈色还受液泡pH、助色素含量以及金属离子的络合作用等多种细胞内因素的影响。目前,已经在多种植物中获得了与花青素苷合成及呈色相关的结构基因和调节基因,并解析了其功能,成功获得了一些转基因花卉,但是这些基因调控表达的机制,包括转录水平和转录后水平的调控、DNA序列本身的差异和DNA甲基化修饰的调控机制等仍不清楚,转基因植株花色改良的程度也很有限,对于如何将这些机制应用于花色改良的转基因育种也是一个前沿的课题。花青素苷对园艺作物器官呈色机制的解析有助于对花朵呈色机制的理解,观赏植物中花色形成机理的研究对于园艺作物器官呈色机制的解析同样具有重要的参考价值。因此,本文以观赏植物为例,从花青素苷合成分支途径形成的机理、花青素苷生物合成途径的遗传调控机理以及影响花青素苷呈色的主要因素及其遗传调控机理3个方面,对影响植物花朵呈色的机制进行了综述,并对近年来基于花青素苷代谢和呈色机理的花色改良分子设计育种,尤其是国际上广泛关注的蓝色花育种进行了梳理和总结,以期为定向培育具有新奇花色的观赏植物新品种提供参考。     

观赏植物花色分子遗传学及基因工程研究进展

综述了观赏植物花色的分子遗传学及基因工程研究成果及进展，并展望了其发展前景。关于植物花色形成的影响因素及花色素苷的代谢途径研究较多，有许多与花色相关的结果基因和调节基因被克隆。目前花色基因工程主要采用的方法有反义RNA技术、共抑制法及导入新的目的基因等。     

类胡萝卜素概述

类胡萝卜素是广泛存在于自然界中的一类色素，和人类健康密切相关。本文就类胡萝卜素的重要生物学功能、生物合成途径及影响其合成的相关合成酶基因的研究进展作一概要综述。     

植物花青素生物合成途径相关基因的研究进展

花青素是自然界中存在的天然色素.通过基因工程等技术手段可以生产出绿色、健康的保健品、水果及观赏性花卉植物.目前与花青素生物合成相关的基因已通过PCR、蛋白质纯化、转座子标签等技术手段从金鱼草、玉米、矮牵牛等植物中分离且克隆.本研究综述了花青素合成途径相关调节基因和结构基因的研究进展.