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。     

植物的隐花色素及其光信号转导

介绍了近年来植物隐花色素介导的光信号转导分子机制的研究进展.     

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.     

叶片花色素苷对植物光合作用影响的研究进展

近年来,花色素苷在彩叶植物呈色机制的研究中备受关注,但目前有关其对彩叶植物光合特性影响的机制仍缺乏系统的评述。本文简单介绍了花色素苷的基本特性,并基于国内外相关研究进展,综述了叶片花色素苷对植物光合特性的影响机制及其对叶片光合机构的保护意义,对彩叶植物光合作用的研究方向提出了建磷。     

花色素苷对拟南芥耐盐性的影响

为探讨花色素苷在盐胁迫中的防御作用及其机制,以模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)花色素苷合成途径相关基因缺失突变体(DFR基因缺失突变体tt3,CHS基因缺失突变体tt4,CHS、DFR基因双缺失突变体tt3tt4)及其野生型(WT)为材料,采用叶绿素荧光和超氧阴离子(O_2·~–)组织定位等方法,分析了tt3,tt4,tt3tt4和WT对盐胁迫处理的生理响应。结果表明,盐胁迫下3种缺失突变体叶片花色素苷含量的增加显著低于野生型,与WT相比,叶绿素荧光参数Fv/Fm、Yield、ETR、q P和NPQ下降较快,膜渗漏率升高显著,叶片O_2·~–积累程度为tt3tt4tt3/tt4WT。这表明花色素苷在植物抵御盐胁迫过程中起着重要作用,它可能是作为渗透调节剂及抗氧化剂来增强植物的耐盐性。因此,花色素苷含量可以作为筛选耐盐作物的指标。     

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。     

若干因子对鸡冠花悬浮培养中花色素苷积累的影响

本文研究几种植物生长调节剂和蔗糖浓度对鸡冠花细胞悬浮培养中花色素苷积累的影响。结果表明,细胞分裂素KT使花色素苷积累明显高于6-BA,且KT在2 μmol/L时积累量最高;2,4-D在2 μmol/L时对花色素苷积累效果明显,其它浓度的2,4-D和NAA对花色素苷积累效果不明显。高浓度蔗糖有利于花色素苷积累;MS+2,4-D(2 μmol/L)+KT(2 μmol/L)+蔗糖(292 mmol/L)为鸡冠花悬浮细胞培养生产花色素苷的最佳培养基。研究中还发现,在黑暗条件培养下无花色素苷积累,推断光是诱导花色素苷积累的主要因素。随着继代次数的增加,花色素苷含量明显增高,但到第4代时基本稳定。     

β-氨基丁酸对拟南芥叶片花色素苷的影响

研究发现β-氨基丁酸（BABA）处理减少了拟南芥（Arabidopsis thaliana）叶片花色素苷的积累,而且BABA处理降低了花色素苷合成基因（CHS,LDOX,UF3GT）的表达,却上调了苯丙氨酸解氨酶（PAL）的表达,同时促进了花色素苷降解酶多酚氧化酶（PPO）的活性。叶片对DPPH（1,1-二苯基-2-苦基苯肼）的清除能力、总酚和类黄酮含量以及电导率和细胞死亡率的测定表明BABA降低了叶片的抗氧化能力、电导率及细胞死亡率。结果表明BABA处理抑制了花色素苷在叶片中的积累。     

‘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。     

胞外钙离子以及细胞膜组分参与蓝光诱导拟南芥叶片花色素苷的积累

以野生型和hy4突变体拟南芥为材料,运用药物学方法研究可能参与蓝光诱导叶片花色素苷积累和CHS基因表达的信号组分。培养基中外施Ca2 、钙离子通道剂A23187、螯合剂EGTA、钙通道阻断剂尼群地平(nifedipine,Nif)以及异博定(verapermil)的实验证实,蓝光诱导13d龄叶片花色素苷积累和CHS基因表达需要胞外Ca2 的参与,而蓝光作用是由cry1(cryptochrome1)介导的。此外,质膜黄素蛋白抑制剂DPI(diphenylene iodonium)抑制蓝光诱导的花色素苷积累,质膜H -ATPase激活剂壳梭胞素(fusicoccin,FC)抑制蓝光反应,而抑制剂钒酸钠则起促进作用。CaM拮抗剂W7、Ca2 -ATPase抑制剂EB(erythrosine B)、G蛋白激活剂霍乱霉素(cholera toxin,CTX)以及抑制剂百日咳毒素(pertussis toxin,PTX)对蓝光下野生型与hy4的花色素苷积累都有影响。对药物实验的分析表明,质膜氧化还原系统、H -ATPase可能参与依赖于外源Ca2 的蓝光反应。     

蔷薇科植物果实花青苷积累研究进展

蔷薇科植物是植物界重要组成成员,除了观赏类植物月季、玫瑰等,还包含苹果、梨和桃等食用类果树。蔷薇科果实因为富含花青苷而具有丰富多彩的颜色,深受消费者喜爱。近年来,果树学家们围绕果实花青苷积累进行了较为深入的研究,主要探究环境因素或激素信号参与花青苷积累的分子机制。综述了蔷薇科果实着色的分子调控机制,对如何提高果实花青苷积累进行了思考总结,旨为提高蔷薇科果实的商品性和内在品质作出理论支持。     

植物花青素合成途径中的调控基因研究进展

花青素广泛分布于高等植物中,是一种水溶性的植物色素,与农作物的多种品质性状密切相关。虽长期受到关注,但其生物合成途径则是近年来随着拟南芥等植物突变体研究的深入才取得突破的。对于花、果实和种子中的花青素研究始终是热点,近来国内外有很多关于花青素合成与基因调控发明研究的报道。随着研究的深入不仅可以为医疗保健等提供科学依据,而且有助于其在农业生产中应用。本文综述了植物花青素基因的研究现状和发展趋势,包括植物花青素生物合成途径,生物合成途径中相关转录因子的调控,以及已经分离和克隆的调控基因在功能方面的研究进展。     

Anthocyanin Accumulation Mediated by Blue Light and Cytokinin in Arabidopsis Seedlings

It has been reported that pigmentation In plants Is stimulated by light and cytoklnln （CTK）; however, the signaling pathways and the relationship between light and CTK Involved In the regulation of anthocyanln accumulation remain to be elucidated. We Investigated （i） the role of blue light （BL） and CTK In anthocyanln accumulation ; and （ii） the relationship between BL and CTK In wild type （WT） and by4 mutants of Arabidopsis thaiiana. Two-d-old seedlings grown on medium with or without klnetln （KT） or zeatln （ZT） In darkness were Irradiated using BL at different fluence rates for 3 d before the anthocyanln content was determined using a spectrophotometrlc method. Anthocyanln accumulation was strongly Induced by BL In WT seedlings but not In hy4 seedlings, which demonstrated that CRY1 Is the main photoreceptor for BL. Both KT and ZT enhanced the response of the WT seedlings to BL In a dose-dependent manner, whereas they were not sufficient to promote anthocyanln eccumulatlon In darkness. In addition, data from experiments using the hy4 mutant showed that the CTK effect of BL was also CRYl-dependent. The results from experiments with three different treatment programs showed that the relationship between BL and KT In anthocyanln accumulation of Arabidopsis seedlings seems neither muItlpllcatlve nor additive coactlon, but rather Interaction. BL Is necessary for anthocyanln accumulation, and KT might be Involved In the BL signaling pathway.     

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。     

园艺作物花青素合成调控研究进展

花青素是一类保护植物免受生物和非生物胁迫的重要次生代谢产物,因其赋予植物丰富的色彩和对人体的保健功能而受到广泛关注。花青素合成调控机理的相关研究是目前园艺作物分子生物学研究的前沿课题,对于园艺作物花青素含量的提高、种质品质的提升等具有重要的意义。结合国内外园艺作物中花青素生物合成调控方面的最新研究进展,介绍了环境因素、酶与激素、DNA甲基化与泛素化和调控基因等对花青素生物合成的作用,以及花青素抵御外界胁迫的功能机制,综述了近年来园艺作物中花青素生物合成调控的研究成果,以期利用基因工程为提升园艺作物的色彩丰富度提供理论参考。     

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。     

光对紫甘蓝花青素合成代谢影响及基因表达模式分析

为了研究光对紫甘蓝花青素合成代谢影响及其调控机制,以“早红”紫甘蓝为试验材料,普通甘蓝“丰园913”（青甘蓝）为对照,对生长1周的幼苗进行遮光处理和光照处理,采用pH差示法测定花青素含量,半定量RT-PCR分析花青素合成途径结构基因表达模式。结果表明：光照处理与遮光处理后,除PAL、UFGT外,紫甘蓝结构基因表达无明显差异,无光条件下,紫甘蓝幼苗仍着色明显,而青甘蓝幼苗完全白化;与青甘蓝相比,紫甘蓝花青素合成途径下游结构基因表达量明显增高,幼苗着色深,揭示紫甘蓝花青素的大量积累与下游结构基因的表达密切相关。     

叶片发育影响紫罗勒花青素的强光诱导和激发能分配

通过气体交换、叶绿素荧光、反射光谱和显微技术等研究了叶片发育与花青素强光诱导的关系及其对激发能分配的影响。结果表明,遮荫导致紫罗勒叶片变薄,花青素含量显著降低。当弱光下生长的植株转入强光后,转光前发育成熟的叶片花青素含量很低,而此后强光下发育成熟的叶片花青素含量高。转强光后,弱光下发育成熟的叶片光合速率低、光抑制严重,且天线耗散增强;强光下发育成熟的叶片净光合速率高,光抑制程度轻,天线耗散低。因此,我们认为叶片发育影响紫罗勒花青素合成的强光诱导,而转强光后花青素的诱导差异进一步改变了光合作用过程中的激发能分配。