二乔玉兰开花过程中花色变化的生理生化机制

以4年生二乔玉兰不同花期外层花瓣为试材,测定其在开花过程中花瓣色度值、花色苷、类黄酮、可溶性糖含量、细胞pH值以及相关酶活性的变化,以探讨二乔玉兰花色呈色机理。结果显示:(1)随着花期的推移,苯丙氨酸解胺酶(PAL)和查尔酮异构酶(CHI)活性逐渐减弱,细胞pH值逐渐变大,可溶性糖、花色苷、类黄酮含量不断降低,而花瓣明亮度增强,红色度以及彩色度减弱,且不同花期各参数值之间差异显著。(2)花瓣可溶性糖含量、PAL和CHI的活性与其花色素苷、类黄酮含量变化之间呈显著正相关关系,花瓣pH值的变化、明亮度L*值与花色素苷、类黄酮含量之间呈显著负相关,色相值a*与花色苷含量的变化呈显著正相关。研究表明,二乔玉兰花瓣花色苷和类黄酮含量的高低可以影响其花色的深浅,可溶性糖含量、PAL和CHI活性、细胞pH通过参与一定的生理代谢来调节花色素的形成,进而引起二乔玉兰花色色调的改变。     

红花玉兰花色形成的初步研究

对红花玉兰不同花色花瓣中营养元素、基础代谢物、花色素苷含量及苯丙氨酸转氨酶(PAL)、苯基苯乙烯酮黄烷酮异构酶(CHI)活性差异进行比较分析,以探讨花色形成的生理机制.结果显示:(1)随着花色的加深,全氮、硝态氮、磷、钾、游离氨基酸和可溶性蛋白含量逐渐降低,铁、锌、可溶性糖和花色素苷含量逐渐升高,PAL和CHI的活性增强.全氮、游离氨基酸、可溶性糖和花色素苷含量在不同花色花瓣中差异显著.(2)相关性分析表明,可溶性糖含量、PAL和CHI的活性与花色素苷含量变化之间呈极显著正相关;钾、锌、铁含量变化与花色素苷含量之间呈显著正相关;全氮、磷、硝态氮含量变化与花色素苷含量之间呈极显著负相关;游离氨基酸和可溶性蛋白质含量与花色素苷含量之间呈显著负相关.研究表明,全氮、游离氨基酸含量降低,可溶性糖、花色素苷含量增加可显著促进花色加深;钾、磷、锌,铁、PAL、CHI通过参与一定的生理代谢,调节花色素苷的形成而影响红花玉兰花色色调的改变.     

草莓果实成熟过程中细胞Ca2+-ATPase活性的变化

‘春星’草莓果实成熟时,总糖和花青苷含量增加,呼吸速率也显著升高;同时,细胞溶质Ca2 -ATPase活性和微粒体膜的Ca2 ．ATPase总活性变化具有相似的特点,即先升高,至粉红期达到高峰,全红期又下降,在微粒体膜中以质膜Ca2 -ATPase占的比例最高。抑制质膜Ca2 -ATPase活性的Na3VO4能促进草莓果实花青苷积累、降低可溶性总糖含量,但对呼吸速率的影响则因草莓果实成熟度不同而异。     

不同色彩珙桐苞片与叶片的生理特性研究

以生长在同一生境下的粉红珙桐和普通珙桐植株为试材,比较两种珙桐苞片/叶片的色素、基础代谢物含量和酶活性,探讨粉红珙桐苞片与叶片的呈色机理。结果显示：粉红珙桐叶片的类黄酮含量是普通珙桐的1.52倍,两种珙桐苞片中的类黄酮含量都较低,且无显著差异（P>0.05）;粉红珙桐苞片和叶片的花色苷含量极显著高于普通珙桐（P<0.01）,分别是普通珙桐的1.68倍和3.67倍;粉红叶片的光合色素略低于绿色叶片,但无显著差异（P>0.05）。粉红珙桐苞片和叶片的可溶性糖、脯氨酸含量显著高于普通珙桐（P<0.05）,可溶性蛋白含量则相反;苞片的可溶性糖含量极显著低于叶片（P<0.01）,而可溶性蛋白和脯氨酸含量更高（P<0.01）。粉红珙桐苞片和叶片的苯丙氨酸解氨酶（PAL）、查尔酮异构酶（CHI）活性极显著高于普通珙桐（P<0.01）,过氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）活性无显著差异（P>0.05）;苞片中的酶活性大多都显著高于叶片（P<0.05）,尤其是CHI活性。类黄酮、花色苷含量与可溶性糖、脯氨酸含量、PAL、CHI活性呈显著正相关,而与可溶性蛋白含量显著负相关。研究表明,花色苷是珙桐苞片转粉红的直接因素,而叶片转粉红受类黄酮和花色苷的共同影响,可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸、PAL、CHI影响花色苷的合成。     

早红考密斯及其芽变果实中花青素含量与相关酶活性变化的研究

以西洋梨早红考密斯及其绿色芽变果实为材料,研究了果实发育期间果皮色泽、花青苷含量及其相关酶活性变化.结果显示:(1)早红考密斯果皮色泽从成熟前的暗红色逐渐变为成熟时的浅红色,并在色泽分布不均匀的地方显出黄色底色,色泽指数(a*)值从花后45 d的16.4降低到成熟时的7.4,降低54.9%;花青苷含量从成熟前的258.4μg?g-1降到成熟时的118.3μg?g-1;早红考密斯果皮色泽和果皮花青苷含量具有密切的相关性.(2)早红考密斯的绿色芽变在果实发育的前期检测不到花青苷,发育后期果实向阳部出现浅红晕,但花青苷含量极低,与亲本差异极显著.(3)果实发育期间,两品种间苯丙氨酸解氨酶(PAL)变化趋势相似,总体呈下降趋势,且早红考密斯的活性总体低于其绿色芽变;两品种查耳酮异构酶(CHI)活性总体变化趋势基本一致,均呈现缓慢上升的趋势,在前期绿色芽变的CHI活性高于其亲本,后期低于亲本;类黄酮3-O-葡(萄)糖基转移酶(UFGT)活性在两品种间的差异较大,在整个果实发育期间早红考密斯的UFGT活性远高于其绿色芽变.研究表明,早红考密斯果皮色泽变化主要由花青苷的含量不同引起;PAL和CHI不是绿色芽变的直接原因;UFGT与花青苷合成密切相关,绿色芽变果皮中UFGT活性显著降低.     

套袋对苹果发育过程中果皮色素及果肉糖含量的影响

以富士苹果'长富2号'品系为试材,研究了套袋后果实生长发育过程中果皮色素含量、果肉糖含量及取袋后果皮色素、糖含量和PAL活性等品质形成因子的变化规律.结果显示:套用双层纸袋能显著降低红富士苹果果皮叶绿素含量,并以叶绿素a降低幅度较大,且与总叶绿素含量呈基本一致的下降变化趋势,而果皮类胡萝卜素降低幅度较小;果皮的花青苷含量取袋前显著低于对照,取袋后迅速上升,并在取袋后6 d超过对照,采收时超过对照1倍以上;果实PAL酶活性取袋后呈先升后降的趋势,取袋后4 d活性超过对照,取袋后6 d活性达到最高值;套袋不同程度地降低了果实可溶性总糖和还原糖含量,取袋后可溶性总糖、果糖和葡萄糖含量上升,蔗糖含量在取袋后4 d内迅速上升而后下降,但套袋果始终低于对照果.研究表明,套袋可以显著降低果皮中叶绿素的含量,促进花青苷积累,从而减少叶绿素对果实着色的干扰,提高果实外观品质,但同时也部分减少了果实总糖的含量,对果实内在品质有一定负面影响.     

草莓果实成熟过程中细胞Ca2+-ATPase活性的变化

‘春星’草莓果实成熟时,总糖和花青苷含量增加,呼吸速率也显著升高;同时,细胞溶质Ca2+-ATPase活性和微粒体膜的Ca2+-ATPase总活性变化具有相似的特点,即先升高,至粉红期达到高峰,全红期又下降,在微粒体膜中以质膜Ca2+-ATPase占的比例最高。抑制质膜Ca2+-ATPase活性的Na3VO4能促进草莓果实花青苷积累、降低可溶性总糖含量,但对呼吸速率的影响则因草莓果实成熟度不同而异。     

不同颜色果袋对‘云红梨2号’果皮色泽形成的影响

研究了不同颜色果袋对‘云红梨2号’果实着色的影响,比较了不同套袋处理下果皮外观着色、叶绿素、类黄酮、总酚、花色素苷含量以及花色素苷合成相关酶活性的差异.结果表明: 发育期的黑暗处理有利于解袋后梨果皮着色;不同套袋处理中,采前解袋自然光照射下梨果皮中花色素苷含量最高,着色最好,白色纸袋次之.不同套袋处理显著影响果皮中叶绿素、类黄酮、总酚和花色素苷含量,从而影响梨果皮的外观色泽.不同套袋处理的花色素苷合成酶活性差异显著;相关性分析表明,果皮中花色素苷含量与二氢黄酮醇-4-还原酶(DFR)和类黄酮3-O-葡萄糖基转移酶(UFGT)活性呈显著正相关,而与苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性相关性不显著.     

粉红珙桐叶片呈色相关生理特性的季节变化

以四川省珙县王家镇同一生境下不同季节的粉红与绿叶珙桐叶片为试材,对其色素含量、渗透调节物质含量及相关酶活性进行测定,分析其季节性变化规律,从生理角度探寻影响珙桐叶片呈色的关键因素,以期为粉红珙桐的选育和合理栽培提供理论依据和技术参考。结果显示:(1)粉红珙桐叶片花色苷含量在春夏秋季均极显著高于绿叶珙桐,在夏季时含量最低;粉红珙桐叶片总叶绿素含量在夏季和秋季极显著低于绿叶珙桐,从春季过渡至秋季过程中逐渐上升;两者的类胡萝卜素和类黄酮含量差异不明显且在季节间较平稳。(2)粉红珙桐叶片的可溶性糖和可溶性蛋白含量略高于绿叶珙桐,夏季时达到最高;其脯氨酸含量也高于绿叶珙桐,且从春季到秋季缓慢上升。(3)粉红珙桐叶片苯丙氨酸解氨酶活性(PAL)、苯基苯乙烯酮黄烷酮异构酶(CHI)和超氧化物歧化酶活性(SOD)都显著高于绿叶珙桐,过氧化物酶(POD)活性则相反;从春季到秋季过程中,两种珙桐叶片PAL活性先减弱后增强,其POD和SOD活性则先增强后减弱,但粉红珙桐CHI活性逐渐减弱,绿叶CHI活性则先上升后下降。(4)粉红珙桐叶片花色苷含量与叶绿素含量、可溶性蛋白含量以及CHI、POD和SOD活性呈显著负相关关系。研究表明,叶片花色苷含量的增加和叶绿素含量的减少是粉红珙桐呈色的决定因素,CHI、SOD和POD活性是调节花色苷降解速率的关键酶。     

土壤干旱胁迫对紫叶矮樱叶片呈色的影响

以盆栽3 a紫叶矮樱叶片为试材,采用称重控水法,设对照(土壤含水量18.11%)、轻度干旱(土壤含水量14.72%)、中度干旱(土壤含水量11.32%)和重度干旱(土壤含水量7.92%)4个处理组,研究不同土壤干旱条件下紫叶矮樱叶片呈色色素含量、可溶性糖含量、PAL酶活性的变化规律及其对叶片呈色的影响.结果表明:轻度干旱,随胁迫时间的延长叶片中花青苷、类黄酮、叶绿素、可溶性糖含量、PAL酶活性和a*增加, L*和b*降低;中度和重度干旱,随胁迫时间的延长花青苷、类黄酮、叶绿素、类胡萝卜素、可溶性糖含量、PAL酶活性和a*先增加再降低,L*和b*先减小再增大.短时间的干旱能够提高紫叶矮樱的叶片色泽,中度干旱15 d或重度干旱12 d,是紫叶矮樱叶色发生明显转变的关键时期;花青苷含量的变化是影响紫叶矮樱叶色变化的主要原因.     

Responses of the flavonoid pathway to UV-B radiation stress and the correlation with the lipid antioxidant characteristics in the desert plant Caryopteris mongolica

Caryopteris mongolica is a dwarf shrub mainly found in grassland and desert areas of north-west China, and which can survive severe environmental stress. This study aimed to assess the responses of the flavonoid pathway to UV-B radiation treatments and its correlation to the lipid peroxide and antioxidant systems in C. mongolica. In UV-B radiation experiments, plants were exposed to UV-B radiation treatments with a intensity of 30 J/s for 1, 4 and 24 h, respectively. A control group without UV-B radiation treatment was also used. The chlorophyll fluorescence parameters, contents of chlorophyll and carotenoid, levels of lipid peroxidation, activities of antioxidant system enzymes, accumulations of total flavonoids and anthocyanins, and activities of phenylalanine ammonialyase (PAL) and chalcone isomerase (CHI) under different UV-B radiation treatments were investigated. The correlations between products and key enzymes in the flavonoid pathway and the lipid peroxide and antioxidant systems were also analyzed. The results showed that chlorophyll fluorescence parameters decreased within 24 h of treatment. The chlorophyll contents decreased within 4 h and remained stable after 24 h. Carotenoid content significantly increased. The level of MDA, the activities of superoxide dismutase (SOD), ascorbate peroxidase (APX) and peroxidase (POD) and the contents of total flavonoids and anthocyanidins increased, while catalase (CAT) activity decreased under UV-B stress. The activities of PAL and CHI also increased with the increased content of total flavonoids. The flavonoid products anthocyanidins had a significant positive correlation with MDA level, as well as the activities of antioxidant enzyme SOD. In conclusion, UV-B radiation induced the degradation of photosynthetic pigments and decreased photochemical efficiency of Photosystem II; increased the contents of MDA, total flavonoids and anthocyanidins; and also enhanced activities of antioxidant enzymes (SOD, APX and POD) and key enzymes (PAL and CHI) in the flavonoid pathway in C. mongolica. Thus, we speculate that the flavonoid pathway were involved in the regulation of stress resistance in C. mongolica.     

Role of nitric oxide in UV-B-induced activation of PAL and stimulation of flavonoid biosynthesis in Ginkgo biloba callus

The role of nitric oxide (NO) in UV-B-induced secondary metabolite accumulation in Ginkgo biloba callus was investigated. Overall, UV-B irradiation induced multiple biological responses in callus of G. biloba, including increased both NO production and nitric oxide synthase (NOS) activity, and subsequent activation of phenylalanine ammonium lyase (PAL) and synthesis of flavonoids. Application of NO via the donor sodium nitroprusside (SNP) enhanced UV-B-induced PAL activity and increased accumulation of flavonoids in G. biloba callus. Both, the NOS inhibitor l-NAME (N (G)-nitro-l-arginine methyl ester) and the NO scavenger c-PTIO (2-phenyl-4,4,5,5-tetramethyl-imidazoline-1-oxyl-3-oxide) reduced the production of NO. Moreover, UV-B-induced increase of PAL activity and flavonoid accumulation were suppressed by l-NAME and c-PTIO. These findings suggested a causal relationship between NO release and both PAL activity and flavonoid accumulation under UV-B irradiation. In addition, it also indicated that NO, produced via NOS-like activity in ginkgo callus subjected to UV-B irradiation, might act as an essential signaling molecule for triggering the activation of PAL and synthesis of flavonoids. Additionally, a guanylyl cyclase inhibitor 6-anilino-5,8-quinolinequinone (LY-83583) prevented both UV-B- and SNP-induced enhancement of PAL activation and flavonoid biosynthesis thus suggesting that the NO function was mediated by cyclic guanosine 5’-monophosphate. However, these effects of c-PTIO, l-NAME, and LY-83583 were partial, thus suggesting that there were NO-independent pathways in UV-B signaling networks. Gangping Hao and Xihua Du are contributed equally to this article.     

叶面配施镁锌钼对银杏苗叶生长和药用品质的影响

以两年生银杏苗为研究对象,采用室内模拟与盆栽试验相结合的方法,研究了叶面配施低、中、高浓度的镁、锌、钼对银杏叶产量和药用成分含量及其产量的影响,以明确叶用银杏叶面微肥中镁锌钼的适宜浓度。结果显示:(1)镁锌钼配施能提高单叶面积、叶片厚度、单株叶面积和叶生物量,并以配施组合Mo3(2%Mg+0.3%Zn+0.1%Mo)对叶生物量的提高幅度较大(64.9%)。(2)中锌中钼配施镁肥对银杏叶绿素、可溶性糖和可溶性蛋白质含量的正效应随着镁肥喷施浓度的增加而降低,中镁中钼配施锌肥、中镁中锌配施中钼对叶片叶绿素、可溶性糖含量的正效应随着配施肥料浓度的升高而降低,而可溶性蛋白含量与配施肥料浓度呈正相关。(3)镁锌钼配施能提高叶片总黄酮、萜内酯含量,以及单株总黄酮和萜内酯产量,以配施组合Mo3对单株总黄酮、萜内酯产量的提高幅度最大,分别为2.96倍和1.70倍。(4)配施高浓度的肥料(Mg4、Zn4和Mo4)不同程度地降低了镁锌钼配施对部分指标的正效应。研究表明,配施适当浓度的镁锌钼叶面肥可在一定程度促进银杏苗叶绿素合成,上调可溶性糖和可溶性蛋白质等初生代谢物质积累,改善其叶片生长和药用品质,提高叶产量及药用品质构成要素;微肥2%Mg+0.3%Zn+0.1%Mo是本试验条件下提高银杏叶产量、药用成分含量和产量较为理想的叶肥组合。     

紫花苜蓿UV-B光受体基因MsUVR8的克隆及功能研究北大核心CSCD

该研究采用RACE扩增技术克隆了一个紫花苜蓿UV-B光受体基因(MsUVR8),在生物信息学分析基础上,采用农杆菌介导法获得了该基因过表达愈伤组织,并对UV-B辐射处理后MsUVR8过表达愈伤组织及其野生型中的类黄酮、黄酮醇、花青素、过氧化氢(H_(2)O_(2))、超氧阴离子(O_(2)^(-·))含量以及UV-B信号通路相关基因的表达进行检测分析,以探讨MsUVR8基因的生物学功能,为揭示植物响应UV-B胁迫的分子机制奠定理论基础。结果表明:(1)成功克隆获得紫花苜蓿MsUVR8基因CDS序列834 bp,且MsUVR8与蒺藜苜蓿MtUVR8基因序列相似度高达95%以上;MsUVR8蛋白形成了不完整的β-折叠结构,系统发育分析显示其与鹰嘴豆属于同一分支。(2)对MsUVR8过表达系检测发现,紫花苜蓿MsUVR8过表达愈伤组织(UVR8-OE)中类黄酮含量较野生型愈伤组织(WT)明显升高,而且经UV-B辐射后的UVR8-OE类黄酮物质含量较WT进一步显著升高。(3)DPBA荧光标记实验发现,UV-B辐射大大促进了细胞中黄酮醇的合成,且UV-B辐射后的UVR8-OE中黄酮醇含量最高。(4)DAB和NBT染色显示,UV-B处理后WT中活性氧(H_(2)O_(2)和O_(2)^(-·))的积累增加,而在UV-B辐射处理与未处理的UVR8-OE中H_(2)O_(2)和O_(2)^(-·)的积累无明显差异,表明MsUVR8可增强植物组织细胞的抗氧化性能,并可降低UV-B胁迫引起的氧化损伤。(5)UV-B辐照后,WT中PAL、CHS和FLS表达被激活而显著提高,UVR8-OE中的4种基因表达均达到最大,且较其他3个处理组均显著增强。研究认为,紫花苜蓿MsUVR8被UV-B激活后,促进了类黄酮合成相关基因的表达,并激活了类黄酮合成关键酶的活性,从而提高了类黄酮物质的合成效率,增强了UV-B胁迫条件下植物愈伤组织的抗氧化能力。