花色素苷形成中的基因表达和调控

介绍了花色素苷结构基因表达中两大类转录因子,即CI/PI和R/B基因家族和它们对花色素苷生物合成调控的研究进展。     

植物花色素苷生物合成的转录调控

转录调节是植物花色素苷生物合成途径中调节其结构基因表达的重要环节之一。近十多年来,通过调节转录因子的表达激活或抑制有效地调控植物中花色素苷的合成成了众多植物学家研究的重点。现简要介绍了花色素苷的合成运输过程与液泡的沉积扣押、转录因子与调控及转录调节在遗传改良中的应用等方面的研究进展。     

高等植物花生长和花色素苷生物合成的信号调控

介绍了赤霉素、光和糖信号对花生长和花色素苷生物合成过程的调控及调控机制的研究进展。     

花色形成与花生长的调控

结合笔者的研究结果,对光、糖和GAs在花生长及花色形成中的作用和可能的调节机制进行了综述。光通过光受体介导的高辐照度反应(HIR)和光合作用调控花生长及花色素苷合成;糖作为碳源和渗透调节因子,影响花瓣细胞的生长及花色素苷积累,依赖己糖激酶的信号途径可能在糖的调控中起作用;GAs通过调节特异基因的转录间接地诱导花色素苷合成途径中结构基因的表达。     

叶片中的花色素苷及其对植物适应环境的意义

简要介绍了花色素苷的化学组成、生物合成过程和其生物合成的诱导因子,以及花色素苷对植物适应环境的意义.     

‘津田芜菁’花色素苷生物合成相关基因的表达

利用黑暗、日光、人工恒定光处理花色素苷合成依光型的‘津田芜菁’试材。通过紫外．可见分光光度计测定恒定光处理下‘津田芜菁’块根皮中花色素苷的含量,结果表明,花色素苷含量与光处理时间成正相关。用从消减文库中筛选的花色素苷生物合成基因片段制备探针,Northern杂交结果显示,在所处理的48h之内,光可以诱导‘津田芜菁’中PAL、DFR、CHS、F3H和ANS基因的表达,这些基因的表达量随着光处理时间的延长而增加,而MYB基因的表达量在黑暗与光下基本相同。     

葡萄浆果着色分子机理的重要研究进展

葡萄浆果的颜色主要是由花色苷的量决定的,花色苷的生物合成受结构基因和调节基因的控制。葡萄浆果着色是一个非常复杂的过程,不同种葡萄乃至同品种群不同品种的着色机制特性不同。近些年来,Myb调控葡萄花色苷生物合成机理的发现使人们对花色苷生物合成有了更进一步的了解。     

马缨杜鹃Rd3GT1的克隆及对矮牵牛花色形成的影响北大核心CSCD

类黄酮3-O-糖基转移酶(3GT)是花色素苷生物合成途径末端的酶,负责将糖基供体转移至花青素的3-OH位置,在增加花色素苷的稳定性与水溶性方面发挥重要作用。研究马缨杜鹃3GT在花色素苷生物合成中的功能,为马缨杜鹃花色形成及调控研究奠定基础。运用 RT-PCR 技术克隆获得马缨杜鹃3GT基因(Rd3GT1)全长CDS序列,并对其进行生物信息学分析,再利用DNA重组技术完成植物表达载体pBI121-Rd3GT1的构建,利用农杆菌介导法对矮牵牛进行遗传转化,同时对再生植株进行转基因及表型鉴定,并完成基因表达量及花色素苷检测分析。结果表明,Rd3GT1全长CDS序列为1 395 bp,编码464个氨基酸。蛋白多序列比对和系统进化分析表明,Rd3GT1属于3GT家族成员。与野生型相比,转Rd3GT1的矮牵牛植株花色由白色变为粉色,花色素苷与黄酮醇的积累显著增加,同时多个类黄酮合成相关基因表达显著升高。综上,Rd3GT1在花色素苷合成过程中发挥重要功能,可用于其它植物花色改良研究。     

植物花青素苷生物合成及调控的研究进展

花青素苷( anthocyanin)是植物新陈代谢过程中产生的类黄酮物质,决定被子植物花、果实、种皮、茎、叶和根等的颜色,具有重要的营养价值和药理作用.近年来关于花青素生物合成途径的研究已取得突破,综述了植物花青素苷基因研究现状和发展趋势,包括植物花青素生物合成途径、参与生物合成途径中相关的结构基因和调控基因及功能研究以及影响花青素苷生物合成的环境因素等的研究进展.     

花色改变的分子机理研究

自1987年世界首例成功运用转基因技术改造矮牵牛花色以来,花色改造基因工程技术不断展现它在培育新花色品系上的无穷魅力。综述了观赏植物花色素的种类、花色素苷的生物合成途径;关键酶的种类;基因工程改变花色的原理和策略以及花色改良方面的研究进展。     

甘薯肉桂酸-4-羟化酶基因克隆及序列分析

肉桂酸-4-羟化酶(Cinnamic acid-4-hydroxylase,C4H,EC 1.14.13.11)是苯丙烷途径中第二步反应酶,同时也是花色素苷前体生物合成途径中关键酶。该研究根据植物C4H的同源序列设计引物,通过RTPCR结合RACE的方法,在紫色甘薯中获得了与其相应的C4H基因,命名为Ib C4H(Gen Bank登录号GQ373157)。结果表明:(1)序列分析表明Ib C4H长1 668 bp,编码505个氨基酸,该氨基酸序列与其c DNA序列与Ib C4H蛋白与马铃薯C4H蛋白序列最为接近,与苹果、黑莓、大阿米芹、油菜一致性很高,均在70%以上。(2)二级结构预测表明α-螺旋和无规则卷曲是Ib C4H蛋白最大量的结构元件,而延伸链则散布于整个蛋白中。(3)三维结构建模预测,Ib C4H蛋白具备细胞色素P450氧和铁离子结合位点等典型的C4H结构。该研究结果为进一步了解花色素苷生物合成途径中的作用奠定了基础,也为花青素生物合成分子机理和代谢调控提供了靶位点和理论参考。     

COI1参与茉莉酸调控拟南芥吲哚族芥子油苷生物合成过程

芥子油苷是一类具有防御作用的植物次生代谢产物,外源激素茉莉酸对吲哚族芥子油苷的合成具有强烈的诱导作用,但茉莉酸调控吲哚族芥子油苷生物合成的分子机制并不清楚。以模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)的野生型和coi1-22、coi1-23两种突变体为研究材料,通过茉莉酸甲酯(MeJA)处理,比较了拟南芥野生型和coi1突变体植株吲哚族芥子油苷含量、吲哚族芥子油苷合成前体色氨酸的生物合成基因(ASA1、TSA1和TSB1)、吲哚族芥子油苷生物合成基因(CYP79B2、CYP79B3和CYP83B1)及调控基因(MYB34和MYB51)的表达对MeJA的响应差异,由此确定茉莉酸信号通过COI1蛋白调控吲哚族芥子油苷生物合成,即茉莉酸信号通过信号开关COI1蛋白作用于转录因子MYB34和MYB51,进而调控吲哚族芥子油苷合成基因CYP79B2、CYP79B3、CYP83B1和前体色氨酸的合成基因ASA1、TSA1、TSB1。并且推断,COI1功能缺失后,茉莉酸信号可能通过其他未知调控因子或调控途径激活MYB34转录因子从而调控下游基因表达。     

ABA信号通路对葡萄果皮花青苷生物合成的调控机制研究

以‘红巴拉多’葡萄为试验材料,在转色前期(约花后6周)用300 mg/L的ABA对果穗进行处理,以清水处理为对照;测定不同发育时期葡萄果实的单果重、可滴定酸、可溶性固性物等生理指标,同时测定果皮中总花青苷及ABA含量;检测不同发育时期果皮中ABA信号通路和花青苷生物合成相关基因表达量,克隆6个与花青苷生物合成相关基因的启动子,并预测启动子中的顺式作用元件,在转录调控水平上探讨ABA信号通路对葡萄果皮花青苷生物合成的调控作用。结果表明:(1)ABA处理的葡萄果实可溶性固形物含量明显提高、可滴定酸含量下降。(2)ABA处理显著提高了‘红巴拉多’葡萄果皮的着色水平以及总花青苷和ABA含量。(3)ABA处理后,9个ABA信号通路基因以及6个花青苷生物合成相关基因表达水平明显提高。(4)6个花青苷生物合成相关基因的启动子序列中均含有多个与ABA响应相关的ABRE作用元件。研究发现,9个ABA信号通路基因可能在葡萄果皮着色中发挥着重要作用,其中2个VvABFs转录因子可能直接作用于含有ABRE元件的花青苷生物合成相关基因的启动子序列,推测可通过调控这些基因的转录水平来调控葡萄果皮花青苷的积累。     

外源脱落酸对桃果实着色及相关基因表达的影响

以‘美香’桃为试验材料,于果实着色前用1 000、500、300mg/L的脱落酸(ABA)溶液处理果实,研究了ABA处理促进桃果皮着色的效果以及对果皮花色素苷合成相关基因表达的影响。结果表明:ABA处理显著提高了成熟果实可溶性固形物含量和果皮花色素苷含量;明显改善了果实着色,且以1 000mg/L效果最为明显。ABA处理显著促进了查尔酮合成酶基因(CHS)和二氢黄酮醇4-还原酶基因(DFR)的前期转录水平,同时促进了类黄酮葡萄糖苷转移酶基因(UFGT)和花色素合成酶基因(LDOX)表达高峰的前移。据此推测ABA可能参与了桃果实花色素苷合成的调控,对花色素苷合成具有促进作用。     

光、糖与激素影响植物花色素苷合成与积累的研究进展(综述)

次生代谢物质花色素苷存在于植物的叶片、花、果实和种子的表皮细胞的液泡中,是一类使这些器官呈现从红色到黑色等系列颜色的水溶性色素。其合成过程不仅受到基因的调控,还受多种因素影响。首先是光通过信号转导途径直接或间接地调节相关酶基因表达的过程;其次是糖,常与光相互作用协调控制花着色;激素也是影响花色素苷合成的一个重要因素,往往通过影响植物体内的代谢过程和植物基因的表达来影响花色素苷的合成和积累。本文综述近20年来该领域的研究进展。     

茄科蔬菜花青素苷分子调控研究进展

花青素苷是一种分布广泛的水溶性色素,不仅赋予了果实多彩的外表,还是天然食用色素的重要来源。近年来有关茄科蔬菜花青素苷的研究逐渐增多,文中从花青素苷结构及其生物合成途径、茄科蔬菜中花青素苷合成代谢的结构基因和调节基因、影响合成的环境因素等方面进行回顾和总结,为进一步阐明茄科蔬菜花青素苷的合成及调控机理、更好利用花青素苷进行果色品质育种的创新提供一些参考。     

桃树体不同部位果实着色差异及其与环境因子的关系研究

为探讨树体冠层不同部位桃果实着色机制差异及其与环境因子的关系,以晚熟桃品种‘霞晖8号’为试材,研究了果实3个典型发育时期(硬核期、膨大期、成熟期)树体冠层上部、中部外围、中部内膛和下部的温度、光照环境因子变化动态,并就其对果皮色泽、色素含量的影响及与果实着色相关的基因表达特点进行解析。结果表明:(1)与冠层下部果实相比,‘霞晖8号’冠层上部、中部外围和中部内膛成熟果实果皮a~*/b~*(红色饱和度/黄色饱和度)显著较高。(2)冠层下部成熟果实的果皮花色素苷含量最低而叶绿素含量最高,且与其他部位间差异显著。(3)果实不同发育时期花色素苷合成相关基因的表达量差异表明,果皮花色素苷合成是多基因协同调控的过程。(4)果实转色前,低光照强度抑制了花色素苷合成相关基因的表达,其中对UFGT、DFR、CHS基因的调控作用最明显;果实成熟期,与高光照条件相比,低光照条件下果皮花色素苷合成相关基因上调表达。研究认为,树体冠层不同部位光照条件差异可能是导致果实着色差异的主要环境因素之一,它通过调节与果皮花色素苷积累相关的基因表达水平控制果皮的着色。     

蓝光和蔗糖对拟南芥花色素苷积累和CHS基因表达的影响

以在20μmol m^-2s^-1白光下生长13d的拟南芥(Arabidopsis thaliana,Landsbcrg生态型)幼苗为材料,采用测定叶片花色素苷含量和Northern blot方法,研究蓝光与蔗糖在诱导植物花色素苷积累及相关基因表达中的作用。结果表明：蓝光处理后,叶片花色素苷积累随光强和照光时间的延长而增加,突变体hy4叶片的花色素苷含量明显低于野生型(WT),说明隐花色素1(cry1)是蓝光诱导花色素苷积累的主要光受体：WT中苯基苯乙烯酮合酶基因(CHS)的表达受蓝光诱导,处理4h即有表达,8h达到最高,之后逐渐下降;蓝光不能诱导突变体hy4中CHS基因的表达,说明cry1介导蓝光诱导CHS基因的表达。培养基中不含蔗糖,削弱了蓝光诱导的拟南芥叶片花色素苷的积累,CHS基因表达也受到抑制。蔗糖不仅作为碳源参与蓝光诱导的花色素苷积累,还可能作为信号分子参与蓝光诱导的CHS表达。     

黑米花色素苷类色素研究现状及展望

目前国内对黑米米皮色素研究主要集中在黑米色素的存在部位及构成、黑米色素的化学性质、黑米色素的稳定性上。本文对构成黑米颜色的色素物质、花色素苷类物质的生物合成及相关研究近况进行了介绍 ,并对今后黑米花色素苷类色素研究提出了一些看法     

高等植物二氢黄酮醇4-还原酶基因研究进展

花青素苷是影响植物花瓣呈色的重要色素,而花色是决定花卉观赏价值和商业价值的一个重要因素。在花青素苷的生物合成过程中,二氢黄酮醇4-还原酶（DFR）是花青素苷生物合成下游途径中的第一个关键的酶。因此,DFR在高等植物花色的形成过程中发挥极其重要的作用,是形成花青素苷的一个非常重要的调控点。DFR对3种二氢黄酮醇底物具有选择特异性,但决定DFR底物特异性的分子机制目前仍不十分清楚。该文简单概述了花青素苷生物合成途径及其转录调控机制,并结合作者的工作重点综述了DFR的底物特异性以及克隆的DFR基因在植物基因工程中的应用。