植物番茄红素生物合成相关基因的表达调控研究进展

对植物番茄红素生物合成途径中相关酶基因表达调控的最新研究进展进行了综述,并展望了其发展前景。     

利用色差仪估测番茄果实番茄红素含量的研究

利用色差仪评价了果实番茄红素含量差异明显的TA517、TA1527及E6203等番茄材料的果实颜色,采用HPLC技术测定了番茄红素含量,建立了果实颜色系数对番茄红素含量的回归方程,然后对28份番茄材料进行了番茄红素含量预测,进一步证实了3个果实颜色系数的回归方程得到的番茄红素含量的预测值与实际测定值符合程度高。结果表明,色差仪法具有简便、快速、成本低等特点,可以用来预测番茄红素含量。     

番茄dxs基因的克隆及在大肠杆菌中的颜色互补

用RT-PCR (反转录- 聚合酶链式反应) 的方法从番茄中克隆到5-磷酸脱氧木酮糖合成酶(Deoxyoxylulose-5-phosphate synthase, DXS) 基因编码区(记为ledxs) , 并构建了ledxs原核表达载体pTrcLeDXS。将携带番茄红素生物合成途径上香叶基香叶基焦磷酸合成酶(geranylgeranyl pyrophosphate synthase, crtE) , 八氢番茄红素合成酶(phytoene synthase, crtB) , 八氢番茄红素脱饱和酶( phytoene desaturase, crt I) 3个关键酶基因的原核表达载体pAC-LYC转入大肠杆菌XL1-Blue。将pTrcLeDXS转入该重组工程菌, 获得番茄红素工程菌。将该菌用于构建颜色互补平板, 并进行发酵培养以检测番茄红素表达量。颜色互补平板上的菌斑呈现鲜艳的红色。经过21 h的培养番茄红素的产量达605.25μg·L^-1。结果显示:ledxs能明显推动类胡萝卜素途径向番茄红素合成的方向流动。     

利用色差仪快速检测西瓜番茄红素含量

西瓜果实中含有丰富的番茄红素,对人体保健和疾病预防有着重要的意义。为建立一种快速测定西瓜果实番茄红素含量的方法,利用色差仪测定22份不同倍性西瓜果实颜色系数,同时采用分光光度法测定其番茄红素含量,分析结果表明两者具有极显著高度正相关关系,相关系数为0.849。以此建立西瓜番茄红素含量与果实颜色系数Chroma回归方程,并对29份西瓜果实番茄红素实测值与回归方程估测值进行差异性显著分析,结果表明实测值与估测值之间差异不显著,利用创建的回归方程可快速估测西瓜果实番茄红素含量。因此,利用色差仪可以快速、准确地检测西瓜番茄红素含量。     

番茄红素的研究现状及应用前景

对番茄红素的分子结构、理化性质、生理功能、生物合成途径及提取方法等进行了介绍,简述了番茄红素在国内外的生产研究现状,并对番茄红素的应用前景进行了展望。     

氮磷钾浓度对番茄产量及番茄红素含量的影响

采用三元二次正交旋转组合设计方法,通过番茄无土栽培试验,研究营养液中氮、磷、钾浓度对番茄产量及番茄红素含量的影响。通过回归分析,建立了番茄产量、番茄红素含量与氮磷钾浓度间的数学模型,并对主效应、单因素效应及二因素互作效应和单因素边际效应进行了分析。合理施肥可有效提高番茄产量和番茄红素含量,本试验条件下在氮浓度9.970~10.860 mmol/L、磷浓度1.364~1.635 mmol/L、钾浓度5.113~5.158 mmol/L时,可以获得高产量和高番茄红素的番茄。     

构建番茄红素β/ε环化酶基因RNAi植物表达载体及其表达分析

根据GenBank中Lyc-β基因 (X86452) 及Lyc-ε基因 (Y14387) 设计引物,通过高保真PCR从番茄cDNA中克隆到两段长度为302 和330bp的Lyc-β基因片段和两段长度为302 和288bp的Lyc-ε基因片段。从质粒pCAMBIA-2301 (AF234316) 克隆出gusA基因长度为168 和235bp的2个内含子片段。根据RNAi原理将正、反向序列与内含子连接,之后插入启动子与终止子之间构建成4组植物表达载体。利用农杆菌介导的叶盘法转化烟草植株,通过PCR鉴定共获得107株转基因植株。利用荧光定量PCR分析干扰效果,结果显示经4组干扰载体干扰后,转基因植株中目的基因mRNA含量分别为对照的3.4%、16.4%、15.2%和21.8%。进一步用HPLC对应分析转化株的番茄红素含量,结果表明转基因植株中番茄红素平均增长量分别为3.4、2.1、3.4和2.0μg/g。同时测定转基因植株中的β-胡萝卜素与叶黄素含量,发现它们根据干扰的基因不同呈现对应的变化。     

番茄红素的抗氧化性质及对肝癌小鼠H_(22)的抑制作用的研究

比较了番茄红素和VE的抗氧化能力,研究了番茄红素对肝癌小鼠H22的抑制作用。结果表明:番茄红素清除羟基自由基的反应在30 s内已达最大,随着其浓度的增加清除率基本不变,浓度为0.1 mg/ml时就达到80%;VE清除羟基自由基的反应在30 s内也达最长,但随着浓度的增加,,清除率不断增加,且增加幅度很大,在浓度为1.0 mg/ml时能达到90%;番茄红素对小鼠H22的抑制作用,随着其浓度的增加而增大,浓度为200 mg/kg时,抑制率达51.8%。     

番茄不同品种间番茄红素含量变化规律的研究

对普通番茄和樱桃番茄果实发育成熟过程中的番茄红素含量变化规律的研究结果表明;所有试材番茄红素含量均随果实发育逐渐增加。半熟期和成熟期间番茄红素含量差异显著(P<0.05),半熟期到成熟期是番茄红素合成的关键时期;黄果的番茄红素含量在各时期均显著或极显著低于其他品种。其他品种间含量在成熟期差异显著(P<0.05),在完熟期差异极显著(P<0.01),番茄红素含量最高的是樱桃红色番茄Q0523;黄果番茄品种整个发育期番茄红素含量变化不显著。     

番茄红素-β-环化酶(LYC-b)反义基因在番茄转基因后代的表达及其遗传稳定性

为了进一步明确番茄红素-β-环化酶(LYC-b)反义基因在番茄转基因后代的遗传表现,在已成功获得转LYC-b反义基因植株的基础上,本实验通过对反义LYC-b基因的检测、果实番茄红素含量与可溶性固形物含量的测定以及形态特征和生物学特性田间观察,进一步对2个转LYC-b反义基因的番茄(Lycopersicum esculentum)品种的T1和T2群体进行遗传及作用稳定性研究。结果表明,从T1阳性植株获得的T2植株均检测出了LYC-b反义基因的存在和表达,表明目的基因在世代之间能够稳定遗传。LYC-b反义基因对果实番茄红素含量的影响在不同品种、不同世代以及同一世代不同单株之间均有差异。T1转基因植株番茄红素含量比对照提高24%~72%;T2转基因植株番茄红素含量平均值比对照提高24.5%~105.3%。两个品种不同世代转基因植株的每序花数和每序果数均低于阴性对照;转基因番茄果实的可溶性固形物含量在不同世代以及不同单株之间均有不同层度的变化;T2有一株生长习性由无限突变为有限生长型。研究结果为获得具有稳定表型的能够在生产中推广应用的转基因品系提供了基础资料。