植物花色苷的研究进展

植物花色苷是一种广泛存在且可赋予植物组织和器官五彩缤纷色彩的植物色素,具有多种生物活性,在食品、医疗及保健品行业拥有广阔的应用前景。文章结合国内外研究情况综述了花色苷的稳定性、提取分离方法、生物活性及遗传等方面的最新研究成果,指出当前针对植物花色苷的研究主要集中在探索影响植物花色苷稳定性的因素及优化提取工艺等方面,而针对植物花色苷发挥生物活性的机理和产品开发的研究相对不足,以选育富含花色苷的植物新品种为目的的分子标记开发和分子标记辅助育种研究非常有限。提出今后需进一步提升植物花色苷的分离纯化技术,并借助现代生物技术探索植物花色苷发挥生理活性的机制;同时,应加强花色苷植物种质资源的收集、鉴定和遗传多样性分析,构建群体开发植物花色苷合成相关的分子标记,指导富含花色苷的植物新品种选育工作。     

植物花青素生物合成代谢途径及调控因子研究

花青素是决定植物花色的主要色素,具有重要的营养和药用价值,是花色研究和开发的重点。本文主要概括了植物花青素合成代谢过程及其合成途径中主要结构基因和调控基因的类型、作用机制,并介绍了外部环境因素对花青素合成的影响,同时展望了植物花青素合成相关基因的应用前景和发展趋势。     

矮牵牛花色遗传研究进展

经过对植物花色在生物化学和遗传学2个方面近1个世纪的研究以及遗传学的不断发展,证实矮牵牛也许可以为花色分析提供最好的遗传体系,连同基因工程学的应用,可以对许多影响花色改变的基因进行分离和分子特性分析。该研究主要讨论了影响矮牵牛花色的因素、矮牵牛花色的遗传调控、矮牵牛花色的改良方法以及应用前景。     

植物分枝发育的调控机制

高等植物的分枝发育决定着植物地上株型系统，与植物生物量和作物产量密切相关。植物分枝发育受环境因素、遗传因素和植物激素多重调控。近年来通过对各种突变体的研究，人们对植物分枝发育调控机制的认识不断深入，克隆到了一系列重要基因。目前对于植物分枝发育调控机制的研究已成为作物分子遗传育种的重要依据。     

映山红亚属内品种间杂交F1代花色苷种类及定量分析

  目的  花色是植物的重要观赏性状,花色苷在花色呈现中起着决定性作用。对花色苷种类及其含量进行分析,可以为解析花瓣呈色的机理奠定基础。  方法  本研究以映山红亚属3个杂交组合的双亲及其子代共36份样品为对象,利用超高效液相色谱四极杆飞行时间质谱仪定性定量检测花瓣中花色苷的组分,并分析花色苷在亲子代中的分离变化规律。  结果  本研究中共检测到17种化合物,其中芍药色素3-O-半乳糖苷、飞燕草素3-半乳糖苷、锦葵素3-O-半乳糖苷和矮牵牛素3-半乳糖苷首次在映山红亚属植物中检测到。映山红亚属植物中的花青素以矢车菊素和芍药色素为主,且主要以阿拉伯糖苷的形式存在。其中矢车菊素3-阿拉伯糖苷、矢车菊素3-O-葡萄糖苷和芍药色素与映山红亚属花瓣的红色着色相关。飞燕草素3-阿拉伯糖苷、飞燕草素3-O-葡萄糖苷、锦葵素3-阿拉伯糖苷和锦葵素3-O-葡萄糖苷与映山红亚属花瓣的紫色着色相关,矮牵牛素3-O-阿拉伯糖苷与花瓣紫红色着色相关。花色苷的分离分析结果表明,矢车菊素类和芍药色素类糖苷表现出超亲遗传的特性,锦葵素3-阿拉伯糖苷、锦葵素3-O-葡萄糖苷、矮牵牛素3-O-阿拉伯糖苷表现出偏向父本遗传的特性。  结论  本研究从花色苷种类和含量角度解析了映山红亚属花色呈色机制,同时也为花色育种的亲本选择提供了参考资料。      

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p H、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。     

多花水仙花色基因与遗传转化研究进展

综述近年来多花水仙在花色基因研究与遗传转化研究方面的进展,包括多花水仙花色成分、花色基因的克隆及其表达调控、花色基因的遗传转化等方面,分析该领域存在的问题,并对其应用前景进行展望。     

光调控植物发育的一个新机制被揭示

<正>中科院上海生科院植物生理生态所植物分子遗传国家重点实验室研究员林鸿宣领导的研究组,在水稻重要性状遗传与功能基因研究上又取得重要进展。该研究组通过对水稻耐盐相关基因OsHAL3的功能分析,揭示了光调控植物发育的一个新机制。相关研究论文于6月21日在线发表于国际著名学术杂志《自然o细胞生物学》     

矮牵牛PhDFR基因和抗除草剂Bar基因植物表达载体的构建及对烟草的遗传转化研究

[目的]构建矮牵牛PhDFR基因的植物表达载体,并对烟草进行遗传转化。[方法]从不同花色的矮牵牛中克隆了2个PhDFR基因,通过目的基因序列克隆、多步载体酶切、连接、转化等技术手段,将其连入通用植物表达载体pCAMBIA2300及pCAMBIA3301。利用冻融法将重组质粒导入农杆菌GV3101继而转化烟草。[结果]构建了含卡那霉素抗性筛选标记基因NPT11和除草剂抗性筛选标记基因Bar的GFP融合蛋白植物表达载体pCAMBIA2300-PhDFR-GFP和pCAMBIA3301-PhDFR-GFP。转基因植株的GUS染色结果进一步验证了所构建表达裁体的正确性和实用性。[结论]所构建的表达载体为进一步研究PhDFR基因在植物花色调控效应的功能及开展植物花色改良基因工程研究奠定了基础,为植物基因工程科研工作提供了优良的备选植物表达我体。     

花色苷强化植物耐旱性的生理机制

综述了花色苷提高植物耐旱性的可能生理机制。干旱胁迫可诱导植物细胞合成和积累花色苷。花色苷的光化学性质、亚细胞积累位点及其在植物器官、组织中的空间分布决定了花色苷能强化植物的耐旱性,其生理机制可能涉及3个方面,即：花色苷本身及其螯合的金属离子可直接通过充当植物细胞的渗透调节物质而优化细胞的渗透调节能力;恰当空间定位的花色苷能减轻植物在干旱胁迫下的光抑制、花色苷可有效维持并强化植物细胞在干旱条件下的活性氧清除能力。其中,花色苷提高植物细胞在干旱胁迫下的抗氧化能力可能是花色苷强化植物耐旱性的主要原因。该研究可为具花色苷合成和积累能力植物的抗旱机理探究和抗旱品种的培育提供参考。