植物花青素生物代谢调控

花青素是一类重要的天然色素物质,是植物的主要呈色物质之一,近年来花青素在保健方面的作用越来越受到人们的重视,利用基因工程改造植物花青素相关基因,提高花青素含量已成为研究的热点领域。综述花青素的合成途径、调控机理及转基因方面的研究,重点介绍近年来影响花青素合成的分子因素及外部环境因素的研究现状。     

环境因子调控植物花青素苷合成及呈色的机理

花青素苷（anthocyanin）是决定被子植物花、果实和种皮等颜色的重要色素之一。花青素苷的合成与积累过程往往与植物发育过程密切相关,由内外因子共同控制。环境因子通过诱导植物体内花青素苷合成途径相关基因的表达来调控花青素苷的呈色反应。该文追踪了国内外相关研究,认为光是影响花青素苷呈色的主要环境因子之一,光质和光强均能在一定程度上影响花青素苷的合成,其中光质起着更为关键的作用;低温能诱导花青素苷的积累,高温则会加速花青素苷的降解;不同的糖类物质均能影响花青素苷的合成,大部分结构基因和调节基因的表达均受糖调控。关于花发育与花青素苷呈色的关系、观赏植物花色对环境因子的响应以及花青素苷抵御逆境的机理尚待深入研究。因此,综合考察花发育与植物花青素苷合成及其呈色之间的关系,特别是光周期对花发育的影响导致花青素苷合成及呈色的机理是花色研究的一个重要课题。利用环境因子调控花色将会极大地提高花卉的观赏价值。     

环境因子调控植物花青素苷合成及呈色的机理

花青素苷(anthocyanin)是决定被子植物花、果实和种皮等颜色的重要色素之一。花青素苷的合成与积累过程往往与植物发育过程密切相关, 由内外因子共同控制。环境因子通过诱导植物体内花青素苷合成途径相关基因的表达来调控花青素苷的呈色反应。该文追踪了国内外相关研究, 认为光是影响花青素苷呈色的主要环境因子之一, 光质和光强均能在一定程度上影响花青素苷的合成, 其中光质起着更为关键的作用; 低温能诱导花青素苷的积累, 高温则会加速花青素苷的降解;不同的糖类物质均能影响花青素苷的合成, 大部分结构基因和调节基因的表达均受糖调控。关于花发育与花青素苷呈色的关系、观赏植物花色对环境因子的响应以及花青素苷抵御逆境的机理尚待深入研究。因此, 综合考察花发育与植物花青素苷合成及其呈色之间的关系, 特别是光周期对花发育的影响导致花青素苷合成及呈色的机理是花色研究的一个重要课题。利用环境因子调控花色将会极大地提高花卉的观赏价值。     

植物花瓣呈色机理及花色分子育种

植物花瓣呈色的主要化学物质包括类黄酮/花青素苷、类胡萝卜素和甜菜色素。其中类黄酮/花青素苷是分布最广泛的色素,决定大多数植物花瓣的呈色;类胡萝卜素在一些植物黄色至橙红色花瓣中起着作用;而甜菜色素主要存在于石竹目植物,包含甜菜红素和甜菜黄素。目前,关于色素生物合成的分子网络已被解析,主要由一系列结构基因控制;一些与色素合成相关的调控因子在很多植物中被鉴定发现。另外,基于外源基因表达或内源基因编辑的分子育种在一些观赏植物的花色改良中被成功应用。本文系统性总结了植物中3种类型色素合成的分子基础、调控机制及分子育种应用等方面的研究进展;将有助于提高我们对植物色素合成分子调控网络的认识,并以期为今后开展花色分子设计育种提供理论支持。     

植物花青素合成的环境调控研究进展

花青素是一种重要的色素,与植物茎、叶、花瓣、果实、种皮等组织器官的呈色密切相关。植物花青素的生物合成主要受遗传控制,环境因子也对其合成有重要调控作用。环境主要通过影响结构基因和转录因子的表达而影响花青素的积累与植物显色。温度、光照、糖、激素、干旱、盐、低氮、pH值等均对植物花青素的生物合成有显著影响。本文综述了环境因子对植物花青素合成代谢调控的研究情况,以期为花青素合成代谢的相关研究提供参考。     

植物叶色形成调控机制研究进展

彩叶植物具有色彩鲜艳、观赏期长等特点,有助于提高城市绿化的观赏性.叶绿素、类胡萝卜素和花青素等天然色素的含量变化使叶片产生绿色、黄色、白色和紫红色等颜色,3种色素在光反应、响应生物和非生物胁迫中发挥重要作用.本文对影响叶绿素、类胡萝卜素和花青素生物合成途径遗传调控和外部环境因子综述,为解释叶片呈色机制提供理论基础.现有...     

紫花含笑花被呈色过程中色素含量与超微结构的变化特征

为了探究色素含量以及细胞结构在紫花含笑花被呈色过程中的作用机理,该研究以绿色和紫色花被为材料,测定其花被色素含量,运用逐步回归方程分析花被呈色与色素含量的关系,采用石蜡切片及超薄切片技术观察花被细胞超显微结构变化。结果表明:(1)在紫花含笑花被呈色过程中,紫色花被表面明度L^*值降低,a^*值上升,b^*值降低;花被花青素苷的积累量以及类胡萝卜素和类黄酮等含量增加,同时伴随着叶绿素的降解及其含量降低。(2)a^*与花青素、类黄酮、类胡萝卜素等色素含量以及花青素/类黄酮、花青素/叶绿素呈显著正相关关系,b^*与叶绿素含量和花青素/类胡萝卜素呈显著正相关关系。(3)在细胞结构上,随着花被由绿转紫,其上表皮细胞由扁平型向圆锥凸起型变化,单个细胞长宽比增大,细胞垂周壁出现褶皱,紫色花被上表皮结构向增加入射光吸收面积变化;液泡体积增大与叶绿体向有色体转化是主要的细胞器变化。研究发现,花被呈色是多因素作用的结果,花青素含量的产生与积累以及类胡萝卜素和类黄酮等含量增加辅助增色可能是紫花含笑呈紫色的主要...     

葡萄花青素苷生物合成研究进展

花青素苷是一类重要的天然色素物质,是植物主要呈色物质之一,并在人类健康保护方面发挥越来越重要的作用。同时,它又是一类复杂性状,不仅与遗传基因相关,还与外界温度、湿度、光质及栽培措施等因素息息相关。葡萄花青素苷是近年来花青素苷研究的热点,主要从葡萄花青素苷的结构多样性和合成途径等方面展开简要综述,以期为葡萄花青素苷复杂性状的遗传机理和调控作用机制与分子育种及葡萄优质早熟栽培研究上提供有益的信息。     

5种野牡丹属植物花色素成分及影响花色呈色因子分析

为明确野牡丹属(Melastoma L.)植物花瓣的色素成分和呈色机理,为花色育种提供参考。以野牡丹(M.candidum)、白花野牡丹(M.candidum f.albiflorum)、印度野牡丹(M.malabathiricum)、白花印度野牡丹(M. malabathricumvar.alba)、毛稔(M.sanguinrum)5种野牡丹属植物材料,采用目测法、RHSCC比色法和色差仪测定花瓣表型,应用化学显色法、紫外分光光度法对花色素成分及含量进行初步分析与测定,通过徒手切片组织切片法观察花瓣表皮细胞的显微结构和分布特点,测定花瓣pH值、可溶性糖及可溶性蛋白含量等生理指标分析对花色的影响。结果显示,野牡丹属植物花瓣不含叶绿素和类胡萝卜素,紫罗兰色系主要含花青素苷和黄酮类化合物,白色系主要含黄酮类化合物。野牡丹和毛稔花色素分布于上、下表皮,印度野牡丹花色素分布于上、下表皮和栅栏组织,白花野牡丹和白花印度野牡丹花瓣没有发现色素积累;紫罗兰色系野牡丹上表皮细胞呈圆锥形突起,白色系野牡丹上表皮细胞呈不规则的扁平状,它们下表皮细胞全呈不规则的扁平状。野牡丹属植物花色明度L*随花瓣颜色变深而降低,明度L*与红度a*呈极显著负相关、与蓝度b*呈极显著的正相关。花瓣中花青素苷含量与其明度L*和蓝度b*呈显著负相关,pH值与花瓣红度a*呈现显著的负相关。研究表明,野牡丹属植物花色主要由花青素苷决定,花青素苷含量、色素分布、上表皮细胞形状等是引起花色呈现多样的主要因子。     

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。     

基于花青素代谢培育蓝色花卉的研究进展

花色是植物吸引昆虫传播花粉的主要因素,对于植物在自然界的生存必不可少,也是观赏植物最重要的性状之一。在蓬勃发展的花卉产业中,色彩各异花卉的培育,可以弥补自然花色的匮乏,但是令人垂涎的蓝色花比较难培育。花色的多样性主要是由花青素及其衍生物的种类和含量等因素决定的,飞燕草色素的合成是形成蓝色花的关键因素,许多植物体内缺少合成飞燕草色素的结构基因。近年来,利用基因工程技术培育蓝色花的研究也时有报道。文中以常见的观赏植物为例,基于花青素代谢调控,从影响飞燕草色素合成的关键因素和不同分子改良途径培育蓝色花等几个方面对植物花朵呈色的机制进行了综述,并展示不同分子育种策略可能在其他领域的应用,为其他植物或经济作物的色泽改良如彩色棉蓝色纤维的培育等提供参考和技术支持。     

MBW复合体在植物花青素合成途径中的研究进展

花青素是植物呈色的一种关键物质,它既能赋予植物丰富的色彩,又具有广泛的生物学功能,如抗氧化、抗紫外线、抗病虫害等。植物花青素生物合成途径由一系列结构基因和调节基因协同完成。结构基因表达受MYB、bHLH和WD40类转录因子以其组成的MBW复合体调控。综述了近年来MYB、bHLH和WD40类转录因子及MBW复合物在植物花青素合成中的功能研究进展,总结了花青素合成的各种生物过程和调控网络。     

丽格海棠花青素苷成分及分布对花色的影响

以红色、红心白边、粉红、玫红、黄色、黄心红边、浅粉和白色8种花色丽的格海棠花瓣为试验材料,采用目视测色法、RHSCC比色法和色差仪测定花瓣表型,通过组织切片法观察花瓣色素细胞的显微结构和分布特点,采用双光束紫外-可见光分光光度计和高效液相色谱-电喷雾离子化-质谱连用技术(HPLC-ESI-MS)测定分析花瓣中花青素苷的成分和含量,为探讨丽格海棠花色的呈色机理和花色育种提供参考。结果显示:(1)丽格海棠的明度L*随花瓣颜色变深而降低,红度a*则表现出相反趋势,红度(a*)和彩度(C*)值与明度(L*)呈显著负相关关系,且a*和C*是影响L*的主要因素。(2)红花品种花瓣色素主要分布于上表皮细胞和海绵组织中;红白花品种花瓣色素主要分布于上下表皮中,且下表皮积累量更多;粉色花和玫红花品种花瓣色素主要分布于上下表皮细胞;黄红花和粉白色花品种花瓣上表皮中含有少量色素,而黄花和白花品种花瓣几乎没有色素积累。各花色丽格海棠花瓣上表皮细胞均为圆锥形,且红花和红白花品种锥形化程度最高,它们花瓣下表皮细胞均呈扁平的长方形。(3)8个丽格海棠品种花瓣中共检测出15种花青素苷,其中10种为芍药素苷,3种为矢车菊素苷,1种为锦葵素苷,1种为飞燕草素苷,酰化花青素苷占多数;红花品种花瓣中总花青素苷含量最高,玫红花品种次之,黄花和白花品种中未检出;除粉红花品种外,其余含花青素苷的品种中芍药素苷含量最高,均占总花青素苷含量的50%以上,是花瓣的主要呈色物质。(4)丽格海棠花瓣中总花青素苷含量与其红度(a*)、彩度(C*)值呈正相关关系、与其L*值呈负相关关系。研究表明,花青素苷的积累有利于丽格海棠花瓣红色化,并影响其花瓣彩度(C*)及明度(L*);色素分布细胞数量和上表皮细胞锥形化明显影响花瓣呈色,且花瓣主要的呈色物质为芍药素苷,酰基化修饰可能影响其明度。     

陆地棉MYB类转录因子基因GhTT2克隆及功能初步分析

原花青素作为植物重要的次生代谢产物,是植物应对生物和非生物胁迫的一种重要防御手段,也是影响植物发育和品质的重要因素。原花青素作为花青素生物合成的一条末端通路在模式植物中已有研究,但是具体代谢和调控机制尚不明确;原花青素作为棕色棉纤维呈色的主要物质,其棉纤维呈色的生化与分子机制仍未完全阐明。本研究从陆地棉(Gossypium hirsutum)中克隆了一个MYB类转录因子基因GhTT2 (transparent testa 2),并对其基因结构、表达模式、亚细胞定位及功能进行了分析。结果表明：GhTT2转录因子具有典型的MYB结构域,在纤维中优势表达,其转录水平随花青素含量增加而降低;该基因可被原核诱导表达;与GFP融合的重组蛋白定位在细胞核;酵母转化结果表明GhTT2具有转录激活功能;在棉花中沉默GhTT2基因的表达,导致原花青素含量显著降低,表明其可能参与调控陆地棉原花青素的生物合成。本研究结果为深入阐明MYB类转录因子参与调控植物原花青素生物合成途径的分子机制提供参考。     

几种常见的变色花卉

植物花色主要受由类胡萝卜素和花青素两大类组成的细胞色素所控制。一般来说,自开花至凋谢,其花色保持相对稳定,但也有一些植物,随着花朵开放时间的延续,其花瓣细胞中的细胞液酸碱度、盐类和酚类物质发生变化,从而引起花色变化。如花青素的颜色在酸性细胞液中呈红色、中性液中呈紫色、碱性液中则呈蓝色,它与其他细胞色素成分的不同配比,就形成了各种颜色。在变色花卉的花期,由于每朵花开花有先后,同一植株上就会出现多种花色,看上去     

仙人掌红色素的研究

仙人掌红色素是从仙人掌科(Gactaceae)仙人掌属植物(Opuntia dillenii (Ker-Gawl.) Hawl)的成熟果实中提取的一种天然食用色素。在pH2—8范围内呈鲜艳的紫红色。色素的主要化学成份是甜菜花青素(betacyanines):甜菜甙(betanin)。本色素为水溶性色素,对光、热不稳定,抗坏血酸能提高色素的热稳定性。     

有关花青素色素发色机理研究介绍

花青素色素主要存在于高等植物中,能产生橙、红、紫、蓝等各种颜色,是重要的一类植物色素,对于花青素色素发色的机理,过去一般单纯地用花青甙的黄(钅羊)盐结构在不同溶液H离子浓度影响下,结构发生变化来解释的,如图1所示。     

植物叶片花青素的光破坏防御机制研究进展

植物花青素广泛分布在植物的根、茎、叶、花和果实等器官中,是植物形态建成过程中或响应逆境而产生的一种次生代谢物质.植物叶片中的花青素具有特殊的化学结构和光谱特性,在光破坏防御机制方面发挥了重要的作用,已经成为植物光合生理生态的研究热点.本文综述了近年来植物叶片花青素与光合作用的研究进展,从叶片花青素的分布、光谱特性及其与光合色素的关系等方面说明花青素对植物光合作用的影响,重点介绍了叶片花青素通过光吸收、抗氧化剂和渗透调节等在植物光破坏防御机制方面的作用,展望了今后的主要研究方向     

植物花青素合成代谢途径及其分子调控

植物花青素是一种天然食用色素,具有安全、无毒的特点,具有预防心脑血管疾病、保护肝脏与抗癌等多种重要的营养和药理功能。因此,花青素在食品、医药保健、园艺和作物改良等方面均具有重要研究价值和应用潜力。该文综述了植物花青素合成代谢途径及其分子调控研究进展,概述了植物花青素的生物合成、代谢以及积累过程,重点介绍了影响植物花青素代谢的结构基因和调控基因及其作用机制,同时展望了花青素合成代谢相关基因的研究应用前景和发展趋势。     

白及花花青素测定与体外抗氧化活性研究

白及为兰科植物白及(Bletilla striata(Thunb.)Reichb.f.)的干燥块茎,是一种重要的中药材,近年来种植面积不断扩大。白及花一般呈紫色,可能富含花青素并具有花青素的生物活性,但未见相关研究报道。本研究采用p H示差法测定发现白及花的花青素含量为0.46 mg/g,高效液相色谱法测定发现其含有飞燕草色素(114.528μg/g)、牵牛花色素(22.737μg/g)、天竺葵色素(23.736μg/g)、芍药色素(9.030μg/g)和锦葵色素(27.831μg/g)。体外测定发现白及花提取液具有抗氧化活性,总抗氧化能力为173.1 U/m L,羟自由基清除活性为147.36 U/m L,DPPH自由基清除率为85.43%和超氧阴离子清除率为18.02%。感官审评发现,白及花经沸水浸泡后,汤色呈紫色、透明,具淡雅花香,滋味稍涩、回甘。以上研究表明,白及花富含花青素,具有抗氧化活性,可作为饮料开发。