花青苷的研究进展

花青苷是一种重要的植物天然色素,本文依据有关文献,简要说明了花青苷的结构、提取鉴定方法以及生物合成途径,并从生物化学和基因调控的角度重点介绍了PAL、CHS、DFR和UFGT在花青苷合成中的重要作用,归纳了其他植物色素、碳水化合物、内源激素以及光照和温度在花青苷合成过程中的调节作用,同时指出,关于光敏色素调节酶活性机理以及基因调控花青苷合成模式的研究是揭示花青苷合成机制的关键,为今后的科研提出了研究重点和方向。     

不同光处理下富氢水对萝卜芽苗菜花青苷含量和抗氧化能力的影响

在LED白光(W)和紫外光(UV-A)两种不同光条件下,研究培养液中添加富氢水(HRW)对萝卜芽苗菜生长、下胚轴中花青苷含量及抗氧化能力的影响,并检测了花青苷合成过程中关键结构基因的表达量变化。结果表明,与白光相比,紫外光处理显著抑制了萝卜芽苗菜的生长。不同连续光照时间(3、12、24、36h)下,紫外光处理的萝卜芽苗菜下胚轴花青苷含量均显著高于白光处理;连续光照处理24h和36h时,UV-A+HRW处理下花青苷含量显著高于其他处理,表明UV-A有利于花青苷的合成,而HRW可进一步提高UV-A对花青苷合成的诱导作用;各连续光照时间下,DPPH自由基清除能力的变化趋势与花青苷含量基本一致。与白光相比,紫外光处理可明显提高花青苷合成关键基因的表达;UV-A+HRW处理下,PAL、CHS、CHI、F3H、DFR、LDOX和ANS的表达量均显著高于其他处理,表明UV-A+HRW处理下,上述基因的上调对花青苷含量的提高起到主要调控作用。     

石榴花青苷合成相关基因PgMYB111的克隆与功能分析

为研究R2R3-MYB转录因子调控石榴花青苷合成的机理,以石榴品系‘榴花红’（红花）和‘榴花白’（白花）为试材,利用同源克隆技术分离出1个调控花青苷生物合成的R2R3-MYB基因PgMYB111(Pg012177.1)。其CDS全长为1 101 bp,编码366个氨基酸。多重比对分析表明,PgMYB111蛋白的N端含有1个R2R3保守结构域,以及1个与bHLH蛋白互作的[D/E]Lx2[R/K]x3Lx6Lx3R结合位点。系统发育树分析表明,PgMYB111与苹果和扁桃具有较高的同源性,聚为一簇。亚细胞定位试验发现,PgMYB111定位于细胞核。PgMYB111在‘榴花红’中的表达量是‘榴花白’的4.3倍,且‘榴花红’花瓣花青苷含量也显著高于‘榴花白’。烟草瞬时表达结果表明转基因烟草叶片的花青苷含量和基因表达量呈先上升后下降的趋势,均在第5天达到最高,分别是未侵染叶片的3.8倍和8.9倍,pBI121空载叶片的3.17倍和5.57倍。结果表明PgMYB111参与了花青苷合成途径并促进其合成。     

金雀异黄素和环鸟苷酸调控离体葡萄果实花青苷积累

以离体‘巨峰’葡萄为材料,观察到金雀异黄素（GNT）对果皮花青苷积累的促进效应,而且证明GNT的诱导过程（约10 ~ 12 h）不需要光照,但其后的花青苷积累却依赖于光照。如果在GNT预处理后6 h内用环鸟苷酸（cGMP）处理,可以明显抑制GNT的促进效应,但在GNT预处理后12 h再用cGMP处理,则抑制效应消失。半定量RT-PCR检测表明,光和GNT诱导葡萄果皮花青苷合成相关基因PAL、CHS和UFGT表达量上调,而对LDOX表达量无明显影响;cGMP处理抑制了GNT诱导的PAL和CHS等基因表达的促进作用,说明GNT和cGMP相互拮抗,共同调控葡萄果皮花青苷积累。     

血红素加氧酶–1促进萝卜芽苗菜下胚轴花青苷积累

以萝卜（Raphanus sativus L.）芽苗菜为材料,在白光下外源添加与血红素加氧酶–1（HO-1）相关的试剂为处理,以加水为对照,探究HO-1对花青苷合成的影响。结果表明,各个处理均不影响芽苗的鲜质量。与对照相比,添加HO-1诱导剂（Hemin）后下胚轴中花青苷含量显著升高,HO-1抑制剂（ZnPP）及血红素降解产物（BR、CO、Fe2+）处理下花青苷含量均有所下降,其中抑制剂ZnPP处理后下降最多;经诱导剂Hemin处理后HO-1及花青苷合成途径中的调控基因PAP1和关键结构基因PAL、CHS、CHI、F3H、DFR的表达量以及PAL酶活性与对照相比都有显著提高。由此表明,血红素加氧酶–1（HO-1）通过上调花青苷合成途径关键基因表达量促进花青苷积累。     

红核桃和绿核桃叶片性状及光合日变化比较

【目的】探究红核桃与绿核桃光合特性的差别,为红核桃资源的开发利用和新品种培育提供参考。【方法】以红核桃和绿核桃(品种为‘中林1号’)为试材,通过切片观察和pH示差法对光合色素进行定性和定量的比较,并采用LI-6400 XT便携式光合测定仪对自然光照下的净光合速率、气孔导度、胞间CO_2浓度、蒸腾速率、水分利用率及空气相对湿度等指标进行测定分析。【结果】两种核桃叶片的解剖构造无差异,但切片能够观察到红核桃中红褐色的花青苷的存在,pH示差法显示绿核桃总叶绿素含量以及类胡萝卜素含量高于红核桃,红核桃花青苷含量高于绿核桃;全天净光合速率为绿核桃大于红核桃,绿核桃的净光合速率为明显的双峰曲线,在12:00出现"光合午休"现象,红核桃的净光合速率为不规则型,在14:00出现了"光合午休"现象。绿核桃和红核桃气孔导度、胞间CO_2浓度、蒸腾速率、水分利用率等差异不大。【结论】红核桃和绿核桃相比叶绿素含量较低,花青苷含量高,净光合速率较低。     

‘红香酥’梨果皮色素变化规律及套袋对其形成的影响

为探讨提高‘红香酥’着色的套袋技术措施,以‘红香酥’梨为试材,研究了果实发育过程中果皮花青苷含量的变化及果园温度、套袋时期对果皮花青苷积累的影响。结果表明,‘红香酥’梨果皮花青苷合成与积累高峰出现在果实发育后期,期间含量有所下降,接近果实成熟时花青苷含量急剧增加,成熟时达到最高峰;叶绿素含量从盛花后100 d开始逐渐降低,至果实成熟时达到最低值;类胡萝卜素含量在盛花后90 d以后一直保持较低的水平;昼夜温差不影响花青苷的积累,但较低的昼夜气温有利于花青苷的积累;花后30 d套袋,果实成熟前60 d去袋可显著提高果皮花青苷含量,但对叶绿素含量影响不显著。单独利用套袋技术不能显著改善‘红香酥’梨果实着色。     

不同花色牡丹品种花瓣色素含量及成分分析

以分属白、粉、红3个色系的6个牡丹品种花瓣为试材,采用薄层层析色谱法(TLC)、紫外-可见分光光度计(UV)和高效液相色谱仪-二极管阵列检测器(HPLC-DAD)研究不同花色牡丹品种花瓣中的色素含量,并进行了定性分析。结果表明:粉色和红色系牡丹中检测出2种花青苷,分别是矢车菊素-3,5-二葡糖苷和芍药花素-3,5-二葡糖苷,白色系牡丹中未检测到花青苷类物质,其中矢车菊素-3,5-二葡糖苷在粉色系牡丹中含量较高,而红色系中总黄酮和总花青苷的含量最高。     

红肉苹果愈伤组织生长素信号相关基因MdARF3的克隆与表达分析

以红肉苹果‘紫红3号’(新疆红肉苹果与‘富士’F_1代)的红色幼嫩叶片为外植体诱导的红色愈伤组织为试材,初步探讨生长素调控苹果花青苷代谢机理。根据拟南芥AtARF3蛋白序列在苹果基因组中Blast比对得到一个生长素信号相关基因(MDP0000173151),暂命名为MdARF3。克隆测序发现该基因的开放阅读框长度为2 127 bp,编码708个氨基酸。进化树分析表明,MdARF3与AtARF3在同一进化支上,推测它们具有相似的功能。愈伤组织在含有0.3 mg·L~(-1) NAA的MS培养基培养2 h之后其MdARF3上调表达,表达量极显著高于无NAA培养基(对照),而CHS、CHI、F3H、DFR、UFGT及LDOX等花青苷合成结构基因的表达量均极显著低于对照,并且MdARF3表达量与培养基中NAA浓度呈显著正相关(相关系数为0.98),与愈伤组织花青苷含量呈显著负相关(相关系数为–0.89),推测MdARF3对培养基中生长素快速做出反应调控花青苷合成;通过原核诱导获得了MdARF3的重组蛋白,为进一步研究MdARF3蛋白在花青苷代谢途径中的功能奠定了基础。     

过表达苹果多肽激素基因MdCEP1促进花青苷积累

以‘王林’苹果(Malus×domestica‘Orin’)愈伤组织为试材,初步探讨苹果多肽激素Md CEP1(C-TERMINALLY ENCODED PEPTIDE1)在调控花青苷合成方面的作用。分析显示Md CEP1位于苹果第15号染色体,只有1个外显子。蛋白序列比对显示不同物种中CEP结构域非常保守。启动子分析表明,Md CEP1启动子序列包含多个顺式作用元件,包括与分生组织有关的CAT-box元件、赤霉素响应元件(P-box)、光响应元件(MNF1)和与类黄酮合成相关的MYB类蛋白结合位点(MBSI)。通过农杆菌介导的遗传转化获得Md CEP1转基因苹果愈伤组织,进一步分析发现过表达Md CEP1能够明显促进愈伤组织花青苷积累,并且促进花青苷合成相关基因的表达。Md CEP1在拟南芥中异位表达,同样能够促进拟南芥中花青苷的积累,并且促进拟南芥花青苷合成相关基因的表达。研究结果表明,Md CEP1能够正调控苹果花青苷的合成。     

红果肉与白果肉杨梅花青苷和糖代谢途径的差异蛋白研究

 以红果肉杨梅‘大叶梅’和白果肉杨梅‘水晶’为研究材料,运用2-DE 和MALDI-TOF-TOF 质谱技术,比较分析两个品种成熟期果肉花青苷和糖代谢途径相关蛋白的差异表达,共获得41 个2 倍差 异表达蛋白,其中33 个差异蛋白得到质谱鉴定。与白果肉的‘水晶’相比,有3 个蛋白质在红果肉的‘大 叶梅’中特异表达,29 个蛋白质上调表达,1 个下调表达。将这些差异蛋白按照功能进行分类,大部分 涉及花青苷代谢（12%）、糖和能量代谢（30%）、蛋白质代谢（18%）、防御应答（15%）等生理过程。发 现花青素合酶（ANS）、苯基丙氨酸解氨酶（PAL）、查尔酮合酶11（CHS11）、二磷酸尿核苷葡萄糖︰类 黄酮3–O–葡糖基转移酶（UFGT）是花青苷合成密切相关的关键酶,这些酶在红果肉的‘大叶梅’中 明显上调表达;同时,还发现9 个糖代谢相关蛋白在红果肉的‘大叶梅’中也显著上调表达。花青苷和 糖代谢途径关键蛋白对杨梅果肉花青苷合成和颜色的形成起到重要作用。     

越橘花青苷合成相关基因VcTTG1的克隆与功能鉴定

以‘Duke’越橘(Vacciniumcory mbosum ‘Duke’)为试材,从转录组数据库中克隆编码WD40蛋白的基因VcTTG1,分析其表达模式并鉴定其在花青苷合成过程中的作用功能,为进一步探讨越橘花青苷合成调控机理奠定理论基础。结果表明,克隆获得越橘VcTTG1(GenBank登录号为MH717246),ORF为1044bp,推测其编码348个氨基酸,含有典型的WD40结构域。系统发生分析表明,Vc TTG1与葡萄VvWDR1的同源性最高。VcTTG1在越橘根、枝条、幼叶、花和果实中均有表达,但表达量差异显著,在果实中较高,枝条中较低。在果实中随着VcTTG1表达的升高,花青苷含量呈递增的趋势。在拟南芥中超表达VcTTG1,其花青苷积累在VcTTG1转基因植株中显著增加。酵母双杂交试验结果表明,VcTTG1可与拟南芥bHLH蛋白AtTT8相互作用。由此推测,VcTTG1在调控花青苷合成过程中发挥重要作用。     

套袋对苹果果皮花青苷合成及着色的影响

套袋是提高苹果果实着色的主要技术措施之一,也是研究苹果果皮花青苷合成和基因表达的重要手段。苹果果皮花青苷的合成经由苯丙烷类代谢途径,编码苹果花青苷合成酶类的基因已得到克隆。套袋后果皮花青苷合成酶类的基因表达受到抑制,因而抑制了花青苷合成;摘袋后果皮花青苷迅速合成,与套袋后果皮光受体浓度增加和叶绿素含量降低从而提高对光的敏感度、迅速启动花青苷合成酶类的基因协同表达有关。果皮色素特别是花青苷和叶绿素的含量、比例和分布决定果实的着色状况,套袋促进果皮花青苷合成的同时大大降低了叶绿素含量,从而使果实着色鲜艳。     

基于SRAP分子标记红仁核桃自然杂交 F1代的遗传多样性分析

以“希尔”、“香玲”、红仁核桃‘Robert Livermore’及7个‘Robert Livermore’自然杂交F₁代优株共10个核桃品种(优株)为试材,采用SRAP分子标记技术进行了遗传多样性分析,以期揭示红仁核桃自然杂交F₁代的遗传多样性,为红仁核桃新品种选育提供参考依据。结果表明：筛选得到的25对引物共扩增出120条带,多态性比率为80%,样品间的平均Nei′s遗传多样性指数为0.271 0,平均Shannon信息指数为0.406 5,说明10个核桃品种(优株)间的遗传多样性较为丰富、遗传差异性较大;10个核桃品种(优株)遗传相似系数变化范围为0.591 7～0.808 3,在遗传相似系数阂值0.704处,可将10个核桃品种(优株)划分为3类,其中“香玲”单独聚为一类,与其它9个品种(优株)亲缘关系较远,‘Robert Livermore’实生F₁代中种皮颜色红色的聚为一类,种皮颜色黄色的聚为一类。     

彩色核桃品种资源及开发利用

我国为世界核桃原产地之一,具有非常丰富的核桃种质资源,其中不乏很多为特异性状的类型.彩色核桃是核桃少见的特异性状,以红仁核桃为代表,综述了各种仁色及叶色的珍稀核桃资源和品种,介绍了花青苷的主要作用.最后对开发利用这些特异品种资源提出了产业发展方面的建议.     

紫甘蓝花青苷提取工艺及抗氧化性研究

以新鲜紫甘蓝为试材,在单因素试验的基础上,采用响应面法对紫甘蓝花青苷的提取工艺进行了优化试验,并对紫甘蓝花青苷的抗氧化性进行了研究。结果表明:4个单因素对响应值的影响大小顺序为:D(提取时间)A(提取温度)B(乙醇浓度)C(料液比);紫甘蓝花青苷提取的最佳工艺条件为提取温度64℃,提取时间3.4h,乙醇浓度58%,料液比1∶10g/mL。在最佳提取条件下,花青苷的平均得率:109.873mg/g,RSD5%,与理论值(110.243mg/g)的相对误差为0.34%。紫甘蓝花青苷抗氧化性试验研究表明,紫甘蓝花青苷对·OH和O·2均有较好的清除效果,且在一定浓度范围内对这2种活性自由基的清除率与紫甘蓝花青苷的浓度呈正相关变化。总抗氧化活性试验结果表明,当紫甘蓝花青苷和维生素C的浓度相同时,其各自的总抗氧化活性及变化趋势相同,没有显著差异。     

西洋梨PcHB12基因抑制果实花青苷的合成

为了解HD-ZipⅠ转录因子调控梨花青苷合成的机制,以西洋梨品种‘红茄梨’为试材,克隆了1个HD-ZipⅠ家族基因PcHB12(GenBank序列号XM₀09363028)。通过系统进化树分析、qRT-PCR、酵母单杂交、电泳迁移率变动分析(Electrophoretic mobility shift assay,EMSA)和荧光素酶报告试验,探究PcHB12调控梨花青苷合成的作用。结果表明,PcHB12的开放阅读框为696 bp,编码231个氨基酸,预测的蛋白质分子量是26.77 kD。系统进化树分析表明,PcHB12与拟南芥AtHB12蛋白序列相似度最高。‘茄梨’中PcHB12的表达量明显高于其红色芽变品种‘红茄梨’,而花青苷含量和花青苷相关基因PcMYB10.1、PcUFGT的表达量明显低于‘红茄梨’。酵母单杂交和EMSA试验发现,PcHB12结合在PcMYB10.1启动子的MBS序列。荧光素酶试验表明PcHB12负调控PcMYB10.1启动子的转录活性。因此,PcHB12可能通过负调控PcMYB10.1的表达从而抑制梨花青苷的合成。     

茶花红叶芽变品种‘金华美女’叶色突变相关主要化学成分含量变化

‘金华美女’是从‘贝拉大玫瑰’中选育出的茶花芽变品种,其主要特点是叶色呈现暗红色。分别测定了上述两个品种在4个不同发育阶段叶片叶绿素、类胡萝卜素、总花青苷、矢车菊素葡萄糖苷、总多酚、儿茶素和表儿茶素含量。结果表明:(1)在相同阶段,两个品种间叶绿素a和叶绿素b差异均不显著。认为红叶品种的叶绿素合成途径也正常,排除因叶绿素变异引起的叶色变异;(2)红叶品种‘金华美女’叶片中的类胡萝素含量显著低于绿叶品种‘贝拉大玫瑰’,可见其积累对‘金华美女’的叶色无影响;(3)在4个时期中,‘金华美女’叶片总多酚、儿茶素和表儿茶素的平均含量仅占‘贝拉大玫瑰’叶片中的相应含量的33.1%、42%和15%,可见变色品种叶片的多酚合成途径可能受到一定程度的阻碍。(4)‘金华美女’叶片中总花青苷平均含量达3.06 mg·g~(-1),是‘贝拉大玫瑰’的7倍。由此可见,叶片花青苷合成途径中红色类组分的积累和多酚合成途径中无色类组分的合成受阻,是引起‘金华美女’叶色变红的主要成因。     

‘国光’苹果及其红色芽变花青苷合成与相关酶活性的研究

 以‘国光’苹果及其红色芽变为试材, 测定了果实发育期间的花青苷含量及其相关酶活性,并研究了套袋对芽变花青苷合成的影响。结果显示: ①在果实发育期间, 芽变果皮的花青苷含量明显高于‘国光’, 尤其是成熟期芽变果皮花青苷含量为132170 U·g^-1FW, 而‘国光’仅为49140 U·g^-1FW; ②在果实发育期间, 两个品种间PAL 和UFGT的酶活性无明显差异, 但芽变的CHI和DFR酶活性明显高于‘国光’, 表明芽变花青苷合成能力的提高与CHI和DFR酶活性高有关; ③套袋抑制芽变果皮花青苷的合成, 但解袋后花青苷的含量极显著升高, 解袋后4种酶的变化趋势差异较大, CHI和UFGT活性均迅速升高, 明显高于对照, 这与解袋后花青苷迅速合成相吻合。综上结果, 芽变与原有品种在着色机理上的关键指标是果皮花青苷含量和CHI酶活性。     

茄子紫色形成的分子研究进展

对茄子花青苷的种类和功能、影响茄子各组织紫色形成和花青苷积累的关联位点、以及茄子花青苷合成的结构基因和调控基因进行总结,为解析茄子紫色形成的分子机制提供参考。