柑橘类胡萝卜素合成关键基因研究进展

类胡萝卜素是柑橘成熟果实的主要色素 ,其含量和组成影响果实外观及营养价值。柑橘类胡萝卜素合成及调控研究已开始深入到分子水平 ,本研究小组现已成功分离柑橘类胡萝卜素合成主链上的所有 9个基因 (同源基因 )。介绍作者分离这些基因的过程和国内外对这些基因特性研究的最新进展 ,并展望今后研究的热点和趋势。     

菠萝果肉颜色的形成与类胡萝卜素组分变化的关系

为了分析不同类型菠萝果实成熟过程中果肉类胡萝卜素成分的变化特点及其外观颜色差异形成的因素,以深黄色果肉的巴厘种和浅黄色果肉的卡因种菠萝为材料,应用高效液相色谱(HPLC)技术分析了菠萝果实不同发育阶段果肉类胡萝卜素成分及含量的变化。结果表明,随着果实的成熟,两菠萝品种果肉β-胡萝卜素、玉米黄质和β-阿朴-δ’-胡萝卜醛成分均呈上升趋势,尤其是β-胡萝卜素从青果期急剧增加到完熟期,而叶黄质却呈下降趋势。两品种的β-胡萝卜素含量都显著高于其他3种色素,而且在完熟期巴厘种的β-胡萝卜素含量是卡因种的2倍以上。因此,β-胡萝卜素是造成两品种菠萝果肉类胡萝卜素积累量及外观色泽差异的主要因素之一。     

柑橘β-柠乌素积累及其调控研究进展

色泽是果实外观品质的重要指标,类胡萝卜素是柑橘等成熟果实的特征色素,其积累影响果实外观。β-柠乌素是一种红色类胡萝卜素,在柑橘成熟果实红色色泽形成中起着重要作用。笔者从β-柠乌素物理化学特性、在柑橘中的分布、合成途径、关键基因类胡萝卜素裂解双加氧酶4(CCD4)、影响/调控积累的果实发育阶段、温度、乙烯和GA_3等内外因子等方面综述了柑橘β-柠乌素积累及其调控研究进展,并对未来研究热点作了展望,以期为增进柑橘果实色泽提供参考。     

宫内伊予柑果实发育期间色泽和色素的变化

 以宫内伊予柑为试材, 对果实发育期间色泽、色素种类及含量, 尤其是类胡萝卜素组分进行了研究。结果表明, 幼果中高含量的叶绿素使果实呈现青绿色, 采前8周起类胡萝卜素开始积累, 采前4周起随叶绿素含量下降黄色得以显现。果实类胡萝卜素主要存在于果皮中, 成熟果实果皮类胡萝卜素含量达囊瓣的16.62倍, 总量占整果的83.62%。用高效液相色谱—二极管阵列检测(HPLC - PDAD) 技术,对采前12周至采收期的果皮类胡萝卜素组成进行了分析, 共分离出类胡萝卜素组分23种, 其中7种得到鉴定。在采收期果皮中, 已鉴定的类胡萝卜素中以β - 隐黄质和玉米黄素较丰富, 占总类胡萝卜素的8.00%和6.78%; β - 胡萝卜素不足总类胡萝卜素的1% , 没有检测出α - 胡萝卜素和番茄红素。果实成熟过程中β - 隐黄质及玉米黄素含量上升, 并伴随α - 胡萝卜素、叶黄质和β - 胡萝卜素含量下降, 暗示类胡萝卜素的β主链合成能力和β环羟化活性急剧增强, 与此同时, 阿朴类胡萝卜素的出现则表明类胡萝卜素的裂解能力随果实成熟而上升。     

枇杷果实类胡萝卜素研究进展

类胡萝卜素是成熟枇杷果实的主要色素,其种类和含量决定果实的外观品质和营养价值。枇杷根据果肉颜色分为白肉枇杷和红肉枇杷2种类型,不同类型颜色的差异是由枇杷类胡萝卜素的种类及主要类胡萝卜素的含量差异所致。笔者综述了近年来国内外学者在枇杷果实类胡萝卜素研究方面取得的进展,阐述了枇杷果实类胡萝卜素的种类和含量、枇杷果实发育和贮藏过程中类胡萝卜素含量的变化规律、生物合成途径中相关基因的表达,以及质体结构与类胡萝卜素积累的关系,提出了今后的研究方向。     

衣藻β–胡萝卜素加酮酶基因在南瓜果实中的瞬时表达

为了研究β–胡萝卜素加酮酶基因在南瓜中合成酮基类胡萝卜素的功能,采用农杆菌介导瞬时表达技术,将含有衣藻β–胡萝卜素加酮酶基因CrBKT的pBI121-CMTPCRBKT载体和pBI121对照载体的农杆菌菌液注入授粉后2、5、10、15和25 d的南瓜果实中,3 d后观察发现,授粉后2和5 d的果实转化后果肉呈微红,其中授粉后5 d的颜色较深,而10 d以上的无红色色素积累。经高效液相色谱(HPLC)分析色素成分,发现积累的红色色素为酮基类胡萝卜素角黄素和虾青素。与对照相比,注入CrBKT基因的授粉后2和5 d的幼果中的类胡萝卜素含量显著增加,5 d的幼果约增加了1/3,且含有106.31μg·g~(-1)酮类胡萝卜素,其中角黄素占80.65%,虾青素占19.35%,而授粉后10 d以上的果实类胡萝卜素含量没有明显变化,也没有酮类胡萝卜素的积累。PCR扩增表明转化组织中表达了该基因。结果表明,CrBKT基因只能在授粉后5 d以内的幼果中表达,并将幼果中的类胡萝卜素转化为酮基类胡萝卜素;随着果实成熟,菌液在果肉组织中无法渗透而阻碍基因表达。     

辣椒色素的提取加工工艺

辣椒色素是以辣椒为原料，提取出的高类胡萝卜素系统的橙红色的天然食用色素。该色素属于萜类色素，产品呈粘稠的液状，也可以经烘干呈粉末状。它不溶于水，具有较好的热稳定性、耐酸碱性、耐光性和乳化分散性。辣椒色素的溶液因浓度不同可以呈现深红、桔红、黄色、淡黄色等颜色；又因其含有胡萝卜素、β-胡萝卜素及多种维生素，本身具有丰富的营养价值，因此，辣椒色素可广泛用于食品、医药以及化妆品等工业产品的着色。     

枇杷色素的研究

枇杷原产我国。是长江流域以南主要的常绿果树之一。依果实颜色分为白沙和红沙两类。果实的颜色与色素的组分和含量有密切的关系,一般果肉类胡萝卜素含量0.4～0.9毫克/克,还有黄酮类物质。研究枇杷色素不仅有利于品种分类,也有助于良种品质鉴定和资源的合理开发利用。本文主要研究枇杷的类胡萝卜素。     

西瓜瓤类胡萝卜素研究进展

西瓜瓤颜色差异缘于所含类胡萝卜素种类与数量的不同。分析它们在不同品种西瓜中的组成,研究造成这种差异的遗传背景与色素的生物合成途径,可促进西瓜营养育种及其类胡萝卜素应用开发。西瓜类胡萝卜素分析最初是通过开放柱色谱法进行,当前多用高效液相色谱法,由于分辨率低或缺少标准样品,目前,2种方法都还得不到满意结果。色素分析结果表明,红色瓤西瓜主含番茄红素,橙黄色瓤主含ζ-胡萝卜素、前番茄红素与β-胡萝卜素,白色瓜含有六氢番茄红素、β-与ζ-胡萝卜素。基因型、染色体倍数、环境条件及果实成熟度影响西瓜中番茄红素含量。西瓜瓤颜色受几个基因控制,每个基因位点有2或3个等位基因。目前,已从西瓜中分离出类胡萝卜素合成途径几种酶的cDNA全长及基因片段。根据所发现的类胡萝卜素种类与基因分析结果,提出西瓜类胡萝卜素的可能生物合成途径。     

黄桃的颜色与类胡萝卜素的研究

黄桃果实生长期是以叶绿素为主,成熟时叶绿素完全分解,类胡萝卜素急剧增多;绿色消失,而呈现黄色。吸收光谱、纸层析图谱和盐酸甲醇变色反应,一致表明黄桃不同品种(品系)成熟期,类胡萝卜素的主要组分相同;果实颜色的深浅与类胡萝卜的总量呈直线回归,与类胡萝卜素的各个组分的含量,无直线回归关系。