激素信号调控果树果实花色苷合成机制研究进展

围绕花色苷合成路径相关基因的表达调控,综述了脱落酸、茉莉酸、乙烯、生长素、细胞分裂素、油菜素内酯、赤霉素、独脚金内酯对果树中花色苷积累的调控作用及其内在分子机制,以期为明确植物激素信号转导关键通路,合理应用植物激素类物质调控果实发育提供理论支撑,同时也为不同果树花色苷代谢通路的深入研究提供参考。     

植物激素对果实花青苷合成的影响

果实中花青苷的合成与植物激素密切相关。综述了植物激素调控花青苷合成的机理，详细讨论了植物激素对花青苷合成的机理，并指出了今后的研究重点和方向。     

葡萄中糖基化花色苷研究进展

葡萄果实与葡萄酒的颜色由其所含花色苷的种类和含量决定,而花色苷是由花色素经过糖基化修饰转变而成,所以糖基化修饰在葡萄果实花色苷合成途径中起着重要作用。葡萄果实中的糖基化花色苷主要包括花色素的3–O–葡萄糖基和3,5–O–双葡萄糖基,即花色素单糖苷和花色素双糖苷,糖基化花色苷的组成是决定红葡萄酒品质的关键因素之一。对糖基化花色苷在葡萄果实中的组成及其对葡萄酒颜色和稳定性的影响进行了简要介绍,重点对花色素单糖苷和花色素双糖苷合成的关键酶基因以及转录因子进行了综述,以期为葡萄果实糖基化花色苷合成的调控机理的全面揭示和优质红色酿酒葡萄品种的选育提供信息。     

机械伤促进红色砂梨着色的机制分析

 以红色砂梨（Pyrus pyrifolia Nakai）品种‘满天红’为试材,研究了采后机械伤处理对果实着色相关的生理指标和基因表达的影响。结果表明：机械伤处理能够有效促进果实受伤部位花色苷的积累,并伴随着该部位果实硬度显著下降,乙烯释放速率显著上升,花色苷合成相关基因PpF3H、PpANS、PpUFGT和PyMYB10表达量显著上调,而对照果实仅发生了轻微着色,且未检测到乙烯的释放。据此推测乙烯可能参与了红色砂梨果实花色苷合成的调控,对花色苷合成具有促进作用。机械伤处理可以作为一种有效的研究方法用于果实着色调控机制的研究。     

油菜素内酯和脱落酸调控葡萄果实花色苷合成的研究

【目的】为研究2,4-表油菜素内酯(2,4-epibrassinolide,EBR)和脱落酸(abscisic acid,ABA)处理对葡萄花色苷合成与可溶性固形物含量、果皮苯丙氨酸解氨酶(PAL)和类黄酮糖基转移酶(UFGT)活性以及果实内源ABA含量的影响,探索油菜素内酯调控葡萄果实成熟及花色苷合成的机理。【方法】以酿酒葡萄‘赤霞珠’(Cabernet Sauvignon)和‘烟73’(Yan 73)为试材,在葡萄转色前分别用0.1、0.4、0.8 mg.L-1EBR,1mg.L-1Brz(brassinazole,BR生物合成抑制剂)和200 mg.L-1ABA,均匀喷施于葡萄果实,在葡萄成熟过程中测定葡萄果皮花色苷含量及PAL和UFGT酶活性,同时测定果实ABA和可溶性固形物含量。【结果】在果实着色初期,‘赤霞珠’和‘烟73’葡萄果皮PAL和UFGT活性及果实内源ABA含量均逐渐升高,当果实接近成熟花色苷含量基本稳定时ABA含量开始降低。与对照相比,0.4mg.L-1EBR和200 mg.L-1ABA处理显著增加了果实内源ABA含量,提高了果皮PAL和UFGT活性,促进了果皮花色苷的合成和果实可溶性固形物的积累。0.1 mg.L-1和0.8 mg.L-1EBR处理总体增加了果实内源ABA含量,促进了花色苷的合成和可溶性固形物的积累,并提高了UFGT和PAL酶活性,但比0.4 mg.L-1EBR处理提高的幅度小,且差异显著。1 mg.L-1Brz处理使果实ABA的合成推迟,果实可溶性固形物含量、果皮PAL和UFGT活性以及花色苷含量均低于对照,但差异不显著。【结论】外源EBR和ABA处理促进了葡萄成熟和花色苷合成,在不同浓度EBR处理中,以0.4 mg.L-1处理效果较好;内源ABA可能参与了EBR对葡萄成熟和花色苷合成的调控。     

苹果花色素苷生物合成及调控的研究现状

苹果果实颜色是影响消费者需求重要的品质性状,苹果的红色是由花色素苷积累水平决定的,花色素苷是次生代谢产物黄酮类化合物中的一类。文章综述了花色苷合成过程中结构基因、调控基因、环境因素、管理措施和组织机构对花色苷积累的影响,目的是为实现优质果实品质提供新的方法,包括视觉上的吸引力和营养价值的提升。     

刺葡萄R2R3-MYB转录因子VdMYB14调控类黄酮合成功能解析

【目的】类黄酮作为葡萄果实中一类重要次生代谢物质,进一步研究其合成调控机制对于提高果实品质具有重要意义。【方法】结合前期研究基础,以会同黑果刺葡萄(Vitis davidii‘1338’)为试材,通过qRT-PCR分析VdMYB14在6个果实不同发育阶段果皮中的表达水平变化。利用MEGA软件构建系统发育树,分析VdMYB14蛋白与其他类黄酮相关MYB蛋白的系统发育关系。利用亚细胞定位技术分析VdMYB14在细胞中的位置。在烟草中异源表达VdMYB14基因,验证其对类黄酮合成的调控功能。【结果】VdMYB14蛋白与苹果花色苷合成负调控因子MdMYB111同源度较高,亚细胞定位发现VdMYB14定位在细胞核中。与野生型相比,VdMYB14转基因烟草株系的花中原花色素含量增加,花色苷积累减少。过表达VdMYB14烟草花中,原花色素合成关键基因NtLAR和NtANR的表达量显著上调,而花色苷合成关键基因NtUFGT的表达量显著下调。【结论】VdMYB14基因能够促进原花色素合成途径关键基因的表达,抑制花色苷合成关键基因的表达,导致类黄酮前体物质倾向于原花色素合成途径,从而抑制花色苷合成,促进原花色素积累。     

草莓果实发育过程中花色苷和黄酮醇类物质的形成

以‘赛娃’草莓为试材,研究了果实中花色苷和类黄酮类物质的形成机制。在‘赛娃’果实中共检测到12种花色苷和7种黄酮醇类物质。幼果期(盛花后15～25 d)果实内没有花色苷的积累,但黄酮醇类物质大量积累;随着果实成熟,花色苷含量逐渐增加,黄酮醇类物质含量降低;遮光导致花色苷和黄酮醇类物质的积累降低了70％～90％,尤其是花青素糖苷和槲皮素糖苷的含量降低了90％以上,表明遮光抑制草莓花色苷和黄酮醇类物质的积累,且对花青素、槲皮素合成的抑制明显高于花葵素和山奈酚。草莓果实类黄酮类物质代谢在发育前期主要向双氢槲皮素方向合成,果实成熟期主要向花葵素方向合成。     

草莓花色苷物质鉴定及关键基因表达分析

建立了应用HPLC–MS/MS快速分离、鉴定草莓花色苷的方法，并对不同果色12个草莓品种的成熟果实进行花色苷定量和定性分析，同时对比分析草莓（Fragaria×ananassa，八倍体）和森林草莓（F.vesca，二倍体）基因组中花色苷合成相关基因的数量和染色体定位，通过RNA-Seq和qRT-PCR分析它们在果实发育过程中的转录水平变化。在草莓中检测到8种花色苷，包括首次检测到的芍药素–3–葡萄糖苷、芍药素–丙二酰葡糖苷和芍药素–3–甲基丙二酰葡糖苷。不同果色草莓果实中总花色苷含量差异较大，均以天竺葵素–3–葡糖苷为主。草莓基因组包含73个花色苷合成相关基因，是森林草莓的3～4倍，均匀分布在4套亚基因组上。RNA-Seq结果显示整体上多拷贝基因在草莓果实中的表达水平没有显著差异，未发生明显的偏向性表达。花色苷合成关键路径基因（PAL1、CHS、CHI、F3H、DFR1、ANS、UFGT），转运基因（GST）和转录因子基因MYB10在草莓果实成熟过程中表达量显著增加，尤其是花色苷积累期，表明这些基因在草莓果实花色苷积累中起关键作用。     

根域限制对‘巨峰’葡萄花色苷代谢途径关键基因表达的影响

【目的】阐明根域限制调控葡萄果皮花色苷合成的分子机制。【方法】以‘巨峰’葡萄为试材,进行根域限制栽培处理,以传统露地栽培为对照,研究‘巨峰’葡萄果实发育过程中果皮花色苷合成相关酶基因转录水平的变化,以及根域限制对果实成熟过程中果皮花色苷合成相关酶基因转录水平的影响。【结果】PAL、4CL、CHS2、CHS3、CHI、F3H1、F3H2、DFR、LDOX、F3’H、F3’5’H、OMT、3GT、5GT的转录水平自转色期开始升高,接近成熟期下降。根域限制下‘巨峰’葡萄花色苷合成相关基因PAL和F3’H的转录表达在果实成熟的部分时期受到上调,而4CL、CHS2、CHS3、CHI、F3H1、F3H2、DFR、LDOX、F3’5’H、OMT、3GT、5GT的转录表达在转色期至成熟过程中均受到了上调,CHS1在果实发育过程中其转录表达无明显上调变化且根域限制与对照差异不大。【结论】根域限制促进了葡萄果皮花色苷合成途径中14个相关基因的转录表达。     

套袋对桃果实成熟过程中酚酸类和类黄酮类物质积累的影响

 以‘晚蜜’桃为试材, 果实于盛花后75 d套袋、盛花后144 d除袋, 以未套袋果作对照, 应用HPLC - MS技术对果皮中酚酸类和类黄酮类物质进行了定性定量分析。在成熟果中分离、检测到了3种酚酸类物质, 8种黄酮醇类物质, 5种黄烷- 3 - 醇类物质和2种花色苷类物质。伴随果实成熟, 酚酸类和黄烷- 3 - 醇类物质的含量逐渐下降; 黄酮醇类物质在果实发育早期含量较高, 而后逐渐降低, 果实着色初期其含量骤然上升, 到成熟后期又急剧下降; 未套袋果在盛花后144 d已有花色苷积累, 套袋果除袋后果皮迅速合成花色苷。成熟期套袋果和未套袋果中的酚酸和黄烷- 3 - 醇类物质的含量没有差异, 但套袋果中花色苷类和黄酮醇类物质的含量显著高于未套袋果, 其中套袋果的花色苷含量为未套袋果的1174倍。试验表明, 酚酸类和黄烷- 3 - 醇类物质对光较敏感, 套袋显著抑制了这两类物质的合成, 但未影响成熟果中的含量, 套袋处理增加了成熟果中花色苷和黄酮醇的积累。桃果皮中的花色苷类物质代谢在果实发育早期向花色苷以外的各分支代谢方向进行, 果实着色初期同时积累黄酮醇和花色苷, 到成熟后期主要为花色苷的合成。     

油菜素内酯对高温胁迫下葡萄花色苷合成及果实品质的影响

以酿酒葡萄‘赤霞珠’（Vitisvinfera‘CabernetSauvignon’）为试材，于果实转色期前一周对整株喷施2,4–表油菜素内酯（2,4-brassinolide,EBR），采用红外辐射器模拟增温环境，研究EBR处理对高温胁迫下果实成熟过程中花色苷合成及果实品质的影响。结果表明，高温降低了花色苷含量，下调了花色苷合成相关基因VvCHS、VvDFR、VvLDOX和VvMybA1的表达量。转色初期（花后63d），高温处理的果实着色率比对照减少了17.80%。EBR提高了花色苷和可溶性糖的含量。花后77 d，高温+EBR处理与高温处理相比，果实花色苷含量提高了21.65%。果实成熟后期，高温+EBR处理VvCHS与VvLDOX表达量分别是高温处理的3.27和2.21倍。相关性分析显示，高温+EBR处理下花色苷含量与VvMybA1转录水平呈极显著正相关；可溶性糖与花色苷含量呈显著正相关。葡萄外源EBR处理可提高转色初期花色苷含量，改善果实着色，促进总糖和总酚积累，有效缓解高温对果实品质的影响。     

套袋对2种类型红肉猕猴桃果实着色的影响

【目的】探讨套袋处理对2种不同类型红肉猕猴桃果实着色的影响,为解析光照对花色苷合成分子机制的影响提供依据。【方法】以不同类型的红肉猕猴桃品种‘红阳’与‘天源红’为试材并分别对其进行套袋处理,使用日本柯尼卡美能达可携式色差计CR-400对不同处理、不同时期、不同果实部位进行色差指标的测定,采用高效液相色谱法对这些样品果的花色苷含量进行半定量分析。【结果】套袋能使‘红阳’猕猴桃果实中果皮、内果皮的色度角明显降低,促进中果皮绿色变淡,内果皮红色变深。‘红阳’猕猴桃的中果皮在整个果实发育过程中始终没有检测到花色苷的存在,内果皮在花后70 d开始有花色苷的积累,随后出现交替增长的规律。在果实生长发育前期,套袋果实解袋后内果皮花色苷积累量高于一直套袋和未套袋果实。在花后100~120 d,未套袋果实内果皮花色苷积累量一直增加,至花后120 d达到最大,高于一直套袋和解袋果实。套袋能够显著降低‘天源红’果实外果皮的色度角,而对果肉(中果皮和内果皮)和果心色度角并无显著影响。一直套袋会阻碍花色苷在外果皮、果肉、果心中的积累。套袋果实解袋后外果皮、果肉、果心花色苷的积累量明显升高,在花后110 d达到最大。【结论】套袋果实解袋能够促进‘红阳’猕猴桃果实内果皮更多地积累花色苷,甚至高于非套袋果实,可以促进内果皮更好地着色。一直套袋能够促进‘红阳’内果皮着色,但促进强度不如前者。套袋处理对‘天源红’果实的影响主要集中在外果皮,果肉次之,对果心的影响较小。套袋果实解袋能够促进‘天源红’猕猴桃果实外果皮、果肉更多地积累花色苷,甚至高于非套袋果实,可以促进外果皮和果肉更好地着色。一直套袋阻碍‘天源红’果实花色苷的合成积累,影响着色。     

越橘果实花色苷含量及其抗氧化能力研究

利用高效液相色谱和质谱联用法测定5个越橘品种果实、果皮和果肉花色苷含量,采用DPPH法、FRAP法和ABTs法测定其抗氧化能力。结果表明:越橘果实中富含花色苷且品种间存在差异,不同品种果皮中花色苷含量为554.58~1 248.70 mg/kg,果肉中花色苷含量为115.35~179.78 mg/kg,果实中花色苷含量为669.93~1 428.48 mg/kg,果皮中花色苷含量明显高于果肉;果皮、果肉和果实中花色苷含量均较高的品种为‘莱格西’,其次为‘布里吉塔’,‘密斯梯’最低。果实花色苷提取物均具有较强的抗氧化能力,果皮、果肉和果实中花色苷抗氧化能力较强的品种均为‘莱格西’和‘布里吉塔’。果皮中花色苷含量均与FRAP和ABTs呈显著正相关,果肉和果实中花色苷含量均与FRAP和ABTs呈极显著正相关;对3种方法测定结果的相关性分析表明,FRAP和ABTs方法间具有很好的相关性,可作为越橘果实花色苷抗氧化能力测定的首选方法。     

盐碱胁迫对酿酒葡萄“赤霞珠”果实品质形成的影响

以欧亚种酿酒葡萄"赤霞珠"为试材,探讨了50mmol·L^-1 NaCl和50mmol·L^-1NaHCO_3喷施葡萄果粒对葡萄果实品质形成的影响,研究使用适度中性盐和碱性盐直接处理葡萄果实对果实成熟启动及品质形成的影响。以期为深入研究在盐碱条件下葡萄果实品质的变化提供参考依据。结果表明:2种处理均未对成熟过程中葡萄百粒质量产生显著影响,但降低了果实TSS含量,且NaHCO_3处理的果实TSS含量显著低于NaCl处理;2种处理均延缓了果实发育过程中花色苷的积累,且NaCl的延缓程度高于NaHCO_3;2种处理均提高了果实总酸含量,且成熟初期(花后109d)处理组酒石酸和苹果酸含量均高于对照;荧光定量结果表明,盐碱处理抑制了花色苷合成过程中UFGT基因及其调控蛋白MYBA1的表达量,与花色苷的积累结果一致,推测盐碱处理是通过抑制相关基因的表达而延缓花色苷的积累。总之,对果粒进行盐碱处理,并不利于果实品质的改善,而且在一定程度上延缓了果实的成熟进程。     

竹节参果实呈色生理机制研究

以5个不同呈色时期竹节参果实为试材,采用酶标仪检测法,研究了竹节参果实生长发育过程中叶绿素、类胡萝卜素、花色苷、类黄酮和总酚含量对果实呈色的影响,以期为揭示竹节参果实呈色生理机制提供参考依据。结果表明：果实、果皮叶绿素含量变化规律随果实转色呈逐渐降低趋势,果实绿果期含量最高1.060 mg·g^-1;类胡萝卜素含量变化规律与叶绿素含量变化规律呈相反趋势,果皮成熟期含量最高0.234 mg·g^-1;花色苷含量的变化规律与类胡萝卜素含量变化相似呈逐渐上升趋势,果皮成熟期含量最高3.393 mg·g^-1。而果实总酚、类黄酮含量合成变化规律呈先升高后降低再升高的趋势,均是成熟时期果皮含量最高,总酚为2.790 mg·g^-1,类黄酮为7.256 mg·g^-1。因此,竹节参果实从绿果期进入转色期时,果实中的叶绿素逐渐被破坏,类胡萝卜素开始在果皮显现出来,花色苷也开始合成,总酚与类黄酮物质对竹节参果实呈色为正向调控作用。     

ABA对葡萄花色苷合成相关基因表达的影响

以京优葡萄为试材．研究果实成熟过程中果皮花色苷含量及其生物合成相关酶基因和转录因子转录水平的变化．同时研究不同浓度ABA处理对花色苷含量和相关基因转录水平的影响。结果表明,葡萄果实发育进入着色期,CHSs、CHIs基因家族中的CHS3、CH12和UFGT、MybAJ、MybAl-2随花色苷合成而大量表达,其转录水平与花...     

成膜型抗蒸腾剂对‘赤霞珠’葡萄成熟进程的影响

为探讨成膜型抗蒸腾剂对酿酒葡萄成熟进程的影响机理,以酿酒葡萄品种‘赤霞珠’为试材,在始熟期前(花后55 d)对果实定期喷施3次成膜型抗蒸腾剂Vapor Gard(有效成分为帖烯聚合物松脂二烯),对照喷施清水。成膜型抗蒸腾剂处理对成熟初期葡萄果粒横、纵径及百粒质量影响不显著,但降低果实还原糖、可溶性固形物及总酚积累量,提高果实含酸量。成膜型抗蒸腾剂处理延缓了始熟期果实膨压的下降及果实转色,通过下调果实花色苷合成通路中关键基因MYBA、OMT、UFGT的表达降低了成熟初期果实总花色苷含量及修饰类花色苷在总花色苷中所占的比例。因此推测成膜型抗蒸腾剂处理可能通过减少果实水分蒸腾来保持果实的膨压,从而延迟果实转色和成熟进程,因而此抗蒸腾剂可被用来调节葡萄果实的发育进程。     

植物地下器官花色苷合成及其调控研究进展

花色苷作为一种天然色素及高抗氧化活性物质,具有优良的保健功效。与地上器官相比,块根、块茎等地下器官中的花色苷具有高含量、高产量、易储存等优点,是一种高效、稳定、易于利用的花色苷来源。彩色马铃薯、紫甘薯、紫淮山等植物地下器官富含花色苷,本文对植物花色苷特别是地下器官花色苷的合成及其调控机制进行了综述,并展望了今后的研究重点。     

NAC转录因子在果实成熟中的调控作用

NAC转录因子是植物中最大的特异性转录因子家族之一，其依赖由高度保守的N端结构域和高度变异的C端转录调控结构域组成独特的NAC结构域发挥功能，在果实成熟的调控中发挥着重要的作用。在介绍NAC转录因子的结构特征及不同物种NAC基因的成员与分类的基础上，总结了近年来NAC转录因子在果实成熟过程中的积极作用，包括促进果实软化影响果实质地，促进叶绿素降解及类胡萝卜素、类黄酮和花色苷的合成决定果实着色、调控糖分积累影响果实糖酸比例以及促进多种芳香化合物合成积累形成果实特有风味、果实脱涩等方面，并阐述了NAC转录因子与内源激素特别是乙烯和ABA交互在调控果实成熟中的重要作用。总结了NAC转录因子调控果实成熟的潜在机制以及影响NAC表达的因素与分子通路，旨在为在果实成熟性状遗传改良与调控技术研发提供重要参考。