外源因子对植物叶片花色素的研究进展

花色素苷是植物呈现彩色的主要色素,综述了光照、温度、pH值和外施外源物质等环境因子对植物叶片花色素苷合成的影响,以及环境变化对花色素苷合成途径中结构基因的影响,并展望了该领域今后的研究方向。     

光照强度对彩叶植物元宝枫叶色表达的影响

光照是影响彩叶植物变化的因素之一,它影响植物色素的合成及调节有关的酶活性,进而影响彩叶植物的呈色和生长。本实验通过采用不同的光强处理来研究光强对彩叶植物元宝枫的叶色表达影响,测定其在不同光强下叶绿素、可溶性糖、花色素苷等指标的变化情况来分析对元宝枫叶片的着色影响。根据实验结果得出全光照条件下元宝枫叶片细胞内花色素苷含量、可溶性糖含量最高,叶绿素含量最低,叶片呈色最好,最具观赏性。     

植物花青素合成与基因调控(英文)

文章在阐述植物花青素生物化学合成的基础上,综述了植物花色素苷合成的基因调控及环境、激素化学物质等外在因子对花青素基因调控的影响。结果表明:在植物花青素代谢中,温度、光照、紫外线、施肥状况、激素水平等因素能诱发花青素合成的调节基因或反义基因的表达,从而诱导或抑制了花青素的合成。在调控基因中,一些对花青素合成的结构蛋白表达产生促进作用,一些则具有抑制效应。不同外在因子激活或抑制调控基因的种类与数量不同,因此,产生了不同的花青素组型或相同组型的不同配比,使植物器官表现不同的颜色。     

高等植物花青素生物合成、调控、生物活性及其检测的研究进展

花青素是广泛存在于植物体中的一种重要次级代谢物,是影响植物呈色的关键物质,其生物合成具有一定的组织表达特异性,并能够受到内源和外源因素的调控,包括转录因子、植物生长调节剂以及环境条件。文章综述了近年来植物花青素的研究进展和现状,对花青素的生物合成、调控网络、影响因素、生物活性和检测策略进行了系统地阐述,并对存在的问题和未来研究方向进行了探讨。     

槭属植物叶色表达研究进展

彩叶植物的叶色表达受遗传因素和环境因子的共同影响,从叶片呈色色素、生理生化物质、环境因素和外源物质4个方面论述了国内外有关槭属彩叶植物叶色表达的研究概况,并对今后槭属彩叶植物的研究方向提出了展望,以期为彩叶植物叶色改良和新品种选育提供理论基础。     

呈色机制不同的桃叶片花色素苷积累及合成相关基因表达的季节性差异

[目的]红叶桃叶片夏季呈现高温"返青"现象,而早熟桃夏季果实采收后叶片逐渐变红,2种桃叶片呈色规律相反。测定其花色素苷生物合成相关结构基因和转录因子表达特性,分析与叶片呈色之间的关系。[方法]以红叶桃品种‘筑波5号’和‘洛格红叶’、早熟桃品种‘早美’和‘春蕾’以及绿叶桃品种‘京蜜’为试材,分别在春、夏、秋3个季节测定其叶片花色素苷含量、叶片色差以及与叶片花色素苷生物合成相关的结构基因(CHS、CHI、F3H、F3'H、DFR、LDOX、UFGT)和调节基因(MYB10、b HLH3、WD40、MYBPA1、MYB15、MYB16、MYB111、MYB123)的时空表达。[结果]2个红叶桃品种花色素苷含量在夏季下降,秋季回升;2个早熟桃品种夏季叶片逐渐变红,花色素苷含量一直增加;而绿叶桃叶片一直处于绿色,花色素苷含量基本保持稳定。结构基因中CHS、CHI、F3'H、DFR、LDOX、UFGT和调节基因中MYB10、MYBPA1、MYB16、MYB111、WD40、b HLH3的表达水平与桃叶片中花色素苷含量呈正相关;而MYB15和MYB123基因的表达水平与桃叶片中花色素苷含量呈负相关。[结论]6个结构基因和6个调节基因表达水平与红叶桃、早熟桃花色素苷积累关系密切,表明其在调控桃叶片着色过程中起重要作用。     

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pH、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。     

越橘花色素苷种类、抗氧化特性及其生物合成研究进展

花色素苷是越橘果实中最主要的次生代谢产物之一,具有极强的抗氧化能力,国内外对越橘花色素苷研究和利用的报道越来越多.文章综述近几年来越橘花色素苷的研究进展,主要包括越橘花色素苷种类及含量;目前越橘花色素苷的研究热点,即在抗氧化活性方面所取得的研究成果;越橘花色素苷生物合成途径的关键酶基因及转录调控因子.最后结合实际,对越橘花色素苷未来的研究方向和发展前景进行展望     

观赏海棠中McmiR160a的克隆及调控红叶着色的功能分析

【目的】为了验证观赏海棠叶片McmiR160a对花色素苷代谢的调控作用。【方法】以观赏海棠常色红叶品种‘王族’为试验材料,确定miR160a的前体基因序列并对其靶基因进行预测,克隆McmiR160a前体序列并构建过表达载体并瞬时转入‘王族’组培苗。通过高效液相色谱和qRT-PCR分析瞬时侵染植株中花色素苷的含量及其合成途径中结构基因的表达量。【结果】结果表明,在观赏海棠中过表达McmiR160a可以降低花色素苷的含量,同时降低其靶基因和花色素苷代谢途径关键基因表达水平。【结论】研究结果表明,观赏海棠中McmiR160a对花色素苷的合成具有负调控作用。     

观赏海棠中McmiR160a的克隆及调控红叶着色的功能分析

【目的】为了验证观赏海棠叶片McmiR160a对花色素苷代谢的调控作用。【方法】以观赏海棠常色红叶品种‘王族’为试验材料,确定miR160a的前体基因序列并对其靶基因进行预测,克隆McmiR160a前体序列并构建过表达载体并瞬时转入‘王族’组培苗。通过高效液相色谱和qRT-PCR分析瞬时侵染植株中花色素苷的含量及其合成途径中结构基因的表达量。【结果】结果表明,在观赏海棠中过表达McmiR160a可以降低花色素苷的含量,同时降低其靶基因和花色素苷代谢途径关键基因表达水平。【结论】研究结果表明,观赏海棠中McmiR160a对花色素苷的合成具有负调控作用。     

不同花色杜鹃花色素成分与稳定性分析研究

[目的]全面分析不同花色杜鹃花的色素成分与稳定性。[方法]以4种不同花色的杜鹃花花瓣(浅红、紫色、白色和粉红色)为试材,对其花色素提取液进行紫外-可见光光谱扫描检测、特征显色反应和稳定性分析。[结果]试验表明,杜鹃不同花色色素不含叶绿素和类胡萝卜素;粉色、浅红色和紫色杜鹃花色素主要由花色素苷和类黄酮化合物组成;白色杜鹃花色素则含非红色的类黄酮化合物以及其他化合物,其花色素不具备邻二酚羟基或邻三酚羟基结构,揭示了杜鹃花色呈现差异的内在本质。紫外-可见光光谱扫描的结果表明,不同花色素溶液中的花色素种类与含量不同。稳定性研究表明,食品添加剂、低价金属离子对色素色泽无不良影响,但碱性环境、氧化还原剂以及Fe3+、Al3+均对其稳定性影响较大,探明了有利于杜鹃花色素稳定的环境条件。[结论]研究可为杜鹃花色素的分离鉴定奠定基础,同时也为天然杜鹃花色素的科学利用提供理论依据。     

观赏海棠中McmiR160a的克隆及调控红叶着色的功能分析

【目的】为了验证观赏海棠叶片McmiR160a对花色素苷代谢的调控作用。【方法】以观赏海棠常色红叶品种‘王族’为试验材料,确定miR160a的前体基因序列并对其靶基因进行预测,克隆McmiR160a前体序列并构建过表达载体并瞬时转入‘王族’组培苗。通过高效液相色谱和qRT-PCR分析瞬时侵染植株中花色素苷的含量及其合成途径中结构基因的表达量。【结果】结果表明,在观赏海棠中过表达McmiR160a可以降低花色素苷的含量,同时降低其靶基因和花色素苷代谢途径关键基因表达水平。【结论】研究结果表明,观赏海棠中McmiR160a对花色素苷的合成具有负调控作用。     

北美豆梨秋冬叶色与生理变化的关系

为研究北美豆梨(Pyrus calleryana Decne)叶片变色期相关生理物质的变化,探索其叶色与生理变化之间的内在联系及变色机理。利用紫外分光光度计和便携式色差仪测定北美豆梨4 个品种秋冬叶色变化过程中可溶性糖、花色素苷、叶绿素和类胡萝卜素含量与叶色的明度参数△L,色相参数△a 和△b值。在叶片变色期,花色素苷含量总体呈上升趋势,叶绿素和类胡萝卜素含量逐渐降低,可溶性糖含量较高且变化平稳。叶绿素与花色素苷含量具有相关关系;品种‘首都’和‘红塔’叶片中类胡萝卜素与花色素苷含量呈极显著负相关,品种‘贵族’和‘新布’相关不显著;4 个品种可溶性糖与花色素苷含量不相关。叶色参数△a 值均与花色素苷含量呈显著正相关,与叶绿素含量呈显著负相关,‘首都’和‘红塔’叶色参数△a 值与类胡萝卜素呈极显著负相关;‘首都’△L 值与花色素苷含量呈显著负相关,其他品种△L值与叶绿素、花色素苷含量之间均不相关;△b 值与叶绿素、类胡萝卜素、花色素苷含量均相关性不显著。叶绿素和花色素苷含量是影响北美豆梨叶色的关键因素,类胡萝卜素不是主要色素,可溶性糖有利于叶色的表达。。     

紫叶紫薇新品系叶色变化理化因素研究

为研究紫叶紫薇新品系紫晶1号的叶色变化规律,从理化角度解释影响叶片呈色的关键因素,以转色期叶色表型不同的叶片为试材,通过分光光度计测定不同叶位叶片的叶绿素、类胡萝卜素、花色素苷、类黄酮以及总酚含量,分析其与叶色表型的相关性。结果表明,随着叶位的降低,叶绿素和类胡萝卜素含量逐渐升高,花色素苷所占比例逐渐减少;叶绿素b含量在绿色单株呈色过程中起重要作用,叶绿素和总酚含量与比例是影响花叶呈色的主要原因,色素苷含量的提高和叶绿素b含量的降低是紫叶单株叶色变紫的主要原因。     

巫山红叶呈色对生境异质性的响应

【目的】明确巫山红叶秋季叶片呈色不均的主要影响因子。【方法】在巫山红叶景区内,根据海拔、坡度、坡向的不同选取4种具有代表性的生境(生境1,生境2,生境3,生境4),并以其中生长的巫山红叶(Cotinus coggygria Scop. var.cinerea Engl.)为试验材料,于2018年7-11月,在每月20日采样并立即测定叶片叶绿素、类胡萝卜素、花色素苷、可溶性蛋白、还原性糖含量以及苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性,通过分析叶片生理指标的变化及其与环境因子(海拔、坡向、坡度、土壤营养状况以及环境温度、湿度)的相关性,明确引起红叶呈色差异的主要因子。【结果】各生境巫山红叶叶片中叶绿素和类胡萝卜素含量随生长期不同存在差异,在11月时急速下降,与10月相比,叶绿素含量降幅为80.42%～92.86%,类胡萝卜素含量降幅为55.58%～86.22%;生境3、生境4中的叶绿素与类胡萝卜素含量始终低于生境2,且在11月转色期时显著低于生境2(P0.05)。各生境巫山红叶叶片中花色素苷含量在转色期前整体较低,在11月转色期时急剧上升,其中海拔最高、坡度最陡的生境4中其含量相比10月上升了10.04倍,并显著高于其他生境(P0.05)。各生境巫山红叶叶片中PAL活性变化幅度与花色素苷含量变化情况并不一致,两者之间无显著相关关系,且转色期时不同生境之间PAL活性也无显著差异。各生境巫山红叶叶片中可溶性蛋白含量在11月转色期时大幅下降,生境4较之10月下降了83.64%,降至最低,但与其他生理指标间无显著相关性。转色期时,巫山红叶叶片中还原性糖含量与花色素苷含量呈显著正相关(P0.05),其中生境4的还原性糖含量最高,但与其他生境的还原性糖含量无显著差异(P0.05)。相关性分析结果表明,花色素苷和还原性糖含量与海拔、坡度呈显著正相关关系(P0.05),与温度、湿度呈显著负相关关系(P0.05),而与坡向和土壤肥力条件无显著相关性(P0.05)。【结论】海拔与坡度、温度与湿度是导致不同生境内巫山红叶转色期叶片呈色不均的关键外在因素;还原性糖由于在一定含量范围内会影响花色素苷含量的变化,是导致叶片呈色不均的一个重要内因。     

不同品种彩叶草叶片色素含量与叶色参数的关系

在盆栽试验条件下,以7个彩叶草品种为试材,对其叶片的叶绿素、类胡萝卜素、花色素苷含量及叶色参数(L~*、a~*、b~*)进行测定分析。结果表明:珊瑚红、晚霞色品种彩叶草颜色最为艳丽,色素含量高;各品种叶片色素含量变化影响叶色表达参数,其中类胡萝卜素与亮度值L*呈显著负相关,叶绿素/花色素苷与叶色参数饱和度b*呈极显著负相关。     

红叶石楠转色期叶片色彩参数与色素含量的相关性分析

为了确定彩叶植物叶片中花色素苷、叶绿素与类胡萝卜素等色素含量与叶色表现的相关性,建立通过叶色快速预估色素含量的方法,以春夏季转色期的红叶石楠为研究对象,采用分光光度计法测定了不同叶位叶片各色素含量,利用色差仪将不同叶位叶片的色彩量化,并用SPSS 21.0软件进行了相关性分析,建立回归方程。结果表明,红叶石楠叶片转色期上位叶变化鲜明主要是花色素苷含量显著变化的结果。各叶位叶片叶绿素和类胡萝卜素含量随时间的推移明显增加,同时色彩参数也呈现规律性变化;叶片的色彩参数与花色素苷、叶绿素和类胡萝卜素含量相关性显著,有明显的线性关系,其中,色相a~*、色泽比H、色光值s与花色素苷含量拟合的方程:y=2.611+0.04a~*+2.703H-1.344×10~(-5)s,相关系数r高达0.999。色彩参数能够充分反映色素含量,通过拟合方程可快速准确预估色素含量,并根据叶片转色期的颜色变化确定叶片色素含量变化的规律。     

套袋和外源5-氨基乙酰丙酸处理对‘云红梨2号’果皮着色的影响

以‘云红梨2号’为试材,研究套袋、外源5-氨基乙酰丙酸(ALA)处理对果皮花色素苷含量、花色苷合成关键酶活性、可溶性总糖含量以及内源ALA含量变化的影响,并探讨果皮花色素苷含量与酶活性及可溶性总糖含量的关系。结果表明:在果实着色初期,套袋和外源ALA处理均有明显的促进果皮着色的效果,且两者共同处理促进作用更为显著;随着果实接近成熟,花色素苷含量有所下降。在正常光照情况下,果实摘袋后5 d左右对促进着色效果较好。相关性分析表明,套袋处理的果皮花色素苷含量与苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性显著相关;不同处理及对照果皮花色素苷含量均与类黄酮3-O-葡萄糖基转移酶(UFGT)活性显著相关,但与果实可溶性总糖含量无显著相关性。     

大果卫矛和欧洲卫矛叶片呈色机制研究

以大果卫矛和欧洲卫矛为试验材料,采用扫描电镜观察两者叶片的结构,并测定叶色相关的生理指标,探讨各项指标的变化规律和内在联系,以期为卫矛属植物的开发和应用提供依据。结果表明,2种植物叶片的表皮特征和横切面结构相似,叶片内不存在圆锥形细胞和气室。2种植物叶片的光合色素含量在转色期均呈下降趋势,但大果卫矛的叶绿素含量下降幅度明显小于欧洲卫矛。大果卫矛的花色素苷含量以及各类色素含量占比变化不大,欧洲卫矛花色素苷大量合成且占比不断变大。欧洲卫矛的可溶性糖含量呈先上升后下降的单峰曲线,大果卫矛的淀粉含量前期有所下降,后期保持平稳。大果卫矛的苯丙氨酸解氨酶(PAL)和查尔酮异构酶(CHI)活性保持平稳,过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)活性呈下降趋势。欧洲卫矛CHI和PPO活性呈先上升后下降的单峰曲线,POD活性呈下降趋势,PAL活性变化没有规律。综上,2种植物的叶色变化由叶片内色素的比例决定,而叶片结构对两者的呈色没有影响,可溶性糖参与花色素苷的合成,POD和PPO抑制花色素苷的合成。     

ABA影响观赏海棠着色以及McHVA22的功能验证

[目的]为了验证观赏海棠HVA22对叶片中花色素苷形成的调控作用.[方法]以观赏海棠'王族'为试验材料,进行脱落酸激素诱导分析其对观赏海棠花色素苷形成的调控,构建HVA22过表达载体,对于'王族'组培苗进行瞬时侵染,通过分光光度计法和qRT PCR分析花色素苷含量和相关路径基因表达水平.[结果]外源脱落酸激素处理后观赏海棠花色素苷含量明显升高,过表达McHVA22可以增加花色素苷合成路径相关基因表达水平进而正调控花色素苷的积累.[结论]在观赏海棠叶片中,ABA诱导花色素苷的积累,McHVA22正调控花色素苷的合成.