粳稻龙锦1号/香软米1578杂交组合F_5家系群糙米总花色苷含量变异及相关性分析

随着环境污染加剧和人们对自身健康关注度的提高,功能性食品在全球范围内蓬勃发展。彩色稻米作为稻米家族中的一员,由于富含微量元素、花色苷、生物碱等功能性成分,已成为当前功能性食品研究开发的热点之一。本研究利用粳稻品种龙锦1号/香软米1578杂交组合214个F_5家系,对水稻糙米总花色苷含量、粒色等级和千粒重的变异及其相关性进行了分析。糙米粒色等级变异范围为1~9,平均值为4.98,变异系数为57.87%;糙米总花色苷含量变异范围为0~5459.34 mg/kg,平均值为834.47 mg/kg,变异系数为191.96%;糙米千粒重变异范围为11.96~26.24 g,平均值为17.75 g,变异系数为12.89%。糙米总花色苷含量、粒色等级和千粒重在F5家系中不符合正态分布,表现为右偏态,其中糙米总花色苷含量的偏斜程度最大。糙米总花色苷含量和千粒重的峰度系数为正值,表明为尖顶峰;而糙米粒色等级的峰度系数为负值,表明为平顶峰。糙米总花色苷含量与粒色等级呈极显著正相关,相关系数为0.69;糙米总花色苷含量、粒色等级均与千粒重呈极显著负相关,相关系数分别为-0.20和-0.34。与高亲龙锦1号相比,27个家系的糙米总花色苷含量极显著提高,占214个F_5家系的12.62%,为高花色苷水稻种质创新奠定了基础。     

水稻种子花色苷形成及其对稻谷储藏特性的影响

花色苷是有色稻种皮和颖壳里呈现颜色的主要物质,属于类黄酮类物质,具有抗氧化性。本研究围绕水稻种子形成过程中花色苷含量的变化以及其对稻谷储藏特性变化的影响,探讨花色苷在稻谷储藏中延长种子寿命的作用。结果显示:选取的3个品种中,水稻种子的花色苷形成主要在发育初期,随着颖果体积的增大,颖果花色苷的含量会逐渐降低,而颖壳的花色苷含量变化不显著,将种子进行人工老化后,仍只有颖果的花色苷含量出现下降的趋势,表明种子在老化过程中颖壳的花色苷不参与抗老化的各项代谢反应。老化种子SOD活性分析显示,花色苷含量低的中籼9311可能是通过SOD酶活性增加,削减高温高湿胁迫对种子衰老的影响;由稻谷感染霉菌情况显示在3个水稻品种中,花色苷含量高的品种的抗霉菌能力要稍优于花色苷含量低的品种。但综合来看,花色苷含量高低并不是决定种子寿命的主要因素。     

花色苷生物学功能的研究进展

花色苷是广泛存在于植物中的一种活性成分,具有抗氧化、抗衰老、抗癌、心血管保护等生物活性,是一种潜在的功能性着色剂。本文系统性地阐述了花色苷的结构与种类及近年来国内外学者在花色苷生物学功能方面的工作和研究进展,为花色苷在食品添加剂和制药行业的进一步研究和应用提供依据和参考。     

不同中式烹饪热加工方式对鲜食及加工紫薯花色苷含量影响分析

目的：探讨鲜食/加工紫薯中花色苷类色素的种类及其组成的差异性,同时研究在5种常见中式烹饪热加工方式下紫薯总花色苷的损失情况,以得到一种紫薯最佳的食用方式。方法：采用液质联用(HPLC-PDA-ESI-MSn)分析紫薯花色苷种类和结构,并用pH示差法探讨了5种中式烹饪热加工对紫薯总花色苷含量的损失。结果：鲜食紫薯共鉴定出17种花色苷,而加工用紫薯鉴定出9种花色苷。紫薯在5种热加工方式作用下,总花色苷含量均有损失,其损失率由小到大依次是微波＜蒸＜煮＜低温油炸＜烤。结论：经鉴定紫薯色素中花色苷种类组成非常丰富,但鲜食紫薯与加工用紫薯在其花色苷组成上还有较大差别。从花色苷损失率角度考虑,在5种中式烹饪热加工条件下,微波是其最佳食用方式。     

山葡萄果实发育过程中花色苷和非花色苷酚成分及其含量的变化

以‘双红’山葡萄果实为试材,采用HPLC—MS／MS技术,分析山葡萄果实发育过程中果皮中花色苷和非花色苷酚成分及其含量的变化。结果表明,转色期前果皮内没有花色苷积累,随着果实的成熟,花色苷含量逐渐增加,成熟期的含量最高;非花色苷酚自花后2周至成熟期间的含量变化呈下降趋势。在山葡萄果实发育过程中检测出花色苷10种,其中双糖苷5种、单糖苷5种;非花色苷酚类物质检测到14种,其中苯甲酸类2种、肉桂酸类3种、黄烷-3-醇类2种、黄酮醇类5种、白藜芦醇类2种。     

影响月季花瓣呈色的理化因子及花色苷组分分析

【目的】通过对影响月季花瓣呈色的各理化因子的定量评价及其相关性分析,探讨月季花色的形成机理,可为花色育种提供理论参考和受体品种,对于探究花色形成机理和种质创新具有重要意义。【方法】以8个不同花色的月季品种为试验材料,分别对其花瓣颜色参数、细胞液pH值、金属离子含量、总花色苷含量、总黄酮含量和总叶绿素含量等理化指标进行测定和比较,并对花色苷组分进行定量分析。【结果】(1)不同花色月季的理化因子间存在显著差异,其中细胞液pH值、Fe³⁺、Ca²⁺、Al³⁺含量以及总花色苷、总黄酮含量等因子与花瓣颜色的形成密切相关,总花色苷含量和总黄酮含量的变化起直接作用,金属离子及细胞液pH值等因素通过改变花色素结构来影响花色。(2)不同花色月季花瓣中所含有的花色苷组分不同。其中,矢车菊素-3,5-葡萄糖苷在月季中占主体地位,主要调控紫红色花朵的形成;其次是天竺葵素-3,5-葡萄糖苷,其主要调控橙色、红色花朵的形成。黄色花朵中花色苷含量很少,主要受类胡萝卜素的调控;橙色花朵受花色苷和类胡萝卜素的双重调控;白色花朵中几乎不含有花色苷。芦丁在8...     

‘脆红李’果实发育过程中花色苷含量及相关基因表达分析

花色苷是一类重要的色素,对李红色的形成必不可少。本研究以‘脆红李’为试材,研究了果实发育过程中叶绿素含量、总花色苷含量及果皮主要花色苷组分和含量的变化规律,并分析了Ps PAL、Ps CHS、Ps CHI、Ps F3H、Ps DFR、Ps ANS和Ps UFGT基因在果实不同发育阶段的表达规律。结果表明,随着‘脆红李’果实的生长发育,果皮和果肉中总叶绿素含量呈逐渐下降的趋势;‘脆红李’果肉中不含花色苷,果皮中的花色苷在转色期才开始积累,成熟时达到最大值,为404.37μg/(g·FW),并以矢车菊素-3-O-葡萄糖苷和矢车菊素-3-O-芸香糖苷为主;花色苷合成相关基因在‘脆红李’不同生长发育时期的果皮和果肉中有着特异性的表达,但只有Ps PAL和Ps UFGT基因的转录水平与花色苷含量的正相关性达到极显著水平,表明这两个基因对‘脆红李’果实的着色有着异常重要的调控作用。     

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.     

紫苏叶片解剖结构、花色苷含量与光合特性的关系

以9个不同产地的紫苏为研究材料,比较叶片解剖结构、色素含量、光合特性的差异。结果表明:不同产地紫苏叶片均属于异面叶类型,栅栏组织均由1列排列紧密的长柱形细胞构成,其叶片海绵组织细胞2~3层,叶片下表皮有较多的气孔和腺毛,叶片气孔多为卵圆形;不同产地紫苏叶片的气孔直径和密度存在差异;其中,烟台紫苏的气孔直径最大,无锡紫苏的气孔密度最大,南京紫苏的气孔直径和密度均为最小;不同产地紫苏叶绿素和花色苷含量差异较大,叶色越紫,花色苷含量越高,叶绿素含量越低,而保定、邯郸和邢台三地紫苏同时有较高的叶绿素和花色苷含量;紫苏叶片花色苷含量与净光合速率之间存在负相关性,如烟台紫苏花色苷含量较低,其净光合速率较高,而南京紫苏花色苷含量较高,其净光合速率较低;不同产地间紫苏叶片解剖结构和叶片色素含量均存在差异,并且与净光合速率存在一定的相关性。本研究为紫苏种质资源及育种研究奠定了基础。     

激素等外源物质对马铃薯愈伤组织花色苷积累的影响

从来源于马铃薯(Solanum tuberosum cv.Chieftain)茎的愈伤组织中分离到白色和红色2种愈伤组织,用鲜重法和分光光度法分别测量愈伤组织的生长量和花色苷的含量,并对激素、抗菌素和糖对马铃薯愈伤组织生长和花色苷积累的影响进行研究。结果表明:低浓度的2,4-D有利于红色愈伤组织的花色苷积累,高浓度的2,4-D促进其生长而不利于花色苷的积累;高浓度的6-BA能促进红色愈伤组织中花色苷的积累并诱导白色愈伤组织花色苷的合成,但抑制其生长;卡那霉素能使白色愈伤组织变红并积累花色苷,高浓度的卡那霉素严重抑制愈伤组织的生长并最终变褐死亡;提高蔗糖浓度能促进愈伤组织花色苷的产生和积累,但超过70g/L时抑制生长。实验结果为今后花色苷生物合成机理研究和花色苷的工厂化生产奠定了基础。     

Establishment of a plant tissue culture system and genetic transformation for agronomic improvement of Indonesian black rice (Oryza sativa L.)

Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC) - Indonesian black rice has the potential to be developed as a functional food due to their high anthocyanin content and other nutritional benefits such...     

紫黑米种质功能成分综合研究与利用

紫黑米富含花青素、黄酮、多酚等功能成分,着重介绍了花青素等功能成分的含量差异及其影响因素、功能研究、基于代谢机理与育种及食品加工工艺的功能成分强化研究、功能成分的利用及提取工艺等领域的研究进展。针对国内外紫黑米功能成分综合研究利用进展,提出紫黑米的育种利用、食品保健、医药研发和分子机理研究及其新型功能食品研制与产业化对策,以期为紫黑米相关研究提供参考。     

不同黑稻品种黑米和谷壳的花青素产量及其抗氧化性比较

该研究以5个黑稻品种籽粒为材料,通过单因素实验探究树脂吸附法中各因素对黑米花青素纯化效果的影响,优化花青素纯化工艺,比较分析对不同黑稻品种黑米和谷壳的花青素纯化后的产量;采用1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)法比较其抗氧化活性,并采用PCR方法检测花青素生物合成代谢途径中关键结构基因,以明确不同黑稻品种中黑米和谷壳花青素产量及其抗氧化特性,为黑稻花青素开发利用提供技术支撑。结果表明:(1)黑稻花青素提取液的最佳纯化条件为:静态吸附平衡时间4 h,解吸时间1.5 h,吸附液pH为2.5,温度30℃,70%乙醇洗脱。(2)黑稻黑米中花青素产量最高的品种是‘辐黑香糯’(213μg/g),谷壳中花青素产量最高的品种是‘固城黑糯’(226μg/g),且‘固城黑糯’黑米和谷壳的总花青素产量最高(432μg/g)。(3)黑米花青素的DPPH清除率为65.1%,黑色谷壳花青素的DPPH清除率为73.7%,每克黑米和黑色谷壳的花青素冻干粉对DPPH自由基清除能力分别相当于3.694和4.208 mmol维生素E,谷壳花青素抗氧化能力比黑米花青素高13.9%。(4)对5个黑稻品种的花青素合成途径的5个关键基因检测发现,仅‘矮血糯’中无黄酮-3′-氢化酶基因(OsF3′H),而且其谷壳中的花青素产量(125μg/g)也显著低于其余4个品种,表明OsF3′H基因可能与黑稻谷壳的花青素含量有关。     

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。     

不同类型特种稻种质营养及功能性成分含量的差异

本研究以具有有色种皮、巨胚、甜味、香味、糯性等单一特殊性状或2个以上特殊性状聚合于一体的新创制特种稻种质39份和1份白米种质(对照)为试验材料,进行了黑米、黑褐米、红米、香糯米、黑巨胚糯米、红巨胚糯米、巨胚糯米、黑甜米、红甜米、白甜米等不同类型特种稻种质的营养及功能性成分含量的差异评价。结果表明,供试特种稻类型在大部分氨基酸含量和矿质元素含量上与白米差异不显著,只在个别氨基酸和矿质元素含量上与白米呈显著或极显著差异。黑褐米、红米、黑巨胚糯米、红巨胚糯米、巨胚糯米、红甜米和白甜米等7种类型的赖氨酸含量显著或极显著高于白米,高2.91%~24.68%;黑米、黑褐米、红米、香糯米、黑巨胚糯米和红甜米等6种类型的铁含量显著或极显著高于白米,高17.62%~68.09%;黑褐米、红米、黑巨胚糯米、红巨胚糯米、黑甜米、红甜米、白甜米等7种类型的钙含量显著或极显著高于白米,高23.56%~49.46%;黑米、黑褐米、红米、黑甜米、红甜米、白甜米等6种类型的锌含量显著或极显著高于白米,高12.21%~55.87%。由此表明,具有有色种皮、巨胚、甜味、香味、糯性等单一特殊性状或2~3个特殊性状的聚合对赖氨酸含量与铁、钙和锌含量的提高方面具有一定的增加效应,认为在今后以赖氨酸、铁、钙和锌含量为目标性状的功能性水稻育种中,多个特殊性状的聚合将是增加上述功能性成分含量的有效途径之一。通过鉴定评价,从创新种质中还筛选出一些功能性成分含量相对较高的优异种质,白甜米1553和红巨胚糯米1476的赖氨酸含量较高,比白米分别高29.37%和23.42%;红米1439和红米1440的铁含量较高,比白米分别高99.05%和80.00%;黑甜米1511和黑甜米1515的硒含量较高,比白米分别高194.14%和136.48%;白甜米1551和香糯米1446的γ-氨基丁酸含量较高,比白米分别高14.56%和11.83%;黑巨胚糯米1464和黑米1432的花色苷含量较高,比供试18份有色稻米的平均值分别高253.23%和248.83%。这些新创制的功能性成分含量较高的水稻种质有待于今后在育种、生态适应性鉴定与产业化中进一步得到利用。     

Different localization patterns of anthocyanin species in the pericarp of black rice revealed by imaging mass spectrometry

Black rice (Oryza sativa L. Japonica) contains high levels of anthocyanins in the pericarp and is considered an effective health-promoting food. Several studies have identified the molecular species of anthocyanins in black rice, but information about the localization of each anthocyanin species is limited because methodologies for investigating the localization such as determining specific antibodies to anthocyanin, have not yet been developed Matrix-assisted laser desorption/ionization imaging mass spectrometry (MALDI-IMS) is a suitable tool for investigating the localization of metabolites. In this study, we identified 7 species of anthocyanin monoglycosides and 2 species of anthocyanin diglycosides in crude extracts from black rice by matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry (MALDI-MS) analysis. We also analyzed black rice sections by MALDI-IMS and found 2 additional species of anthocyanin pentosides and revealed different localization patterns of anthocyanin species composed of different sugar moieties. Anthocyanin species composed of a pentose moiety (cyanidin-3-O-pentoside and petunidin-3-O-pentoside) were localized in the entire pericarp, whereas anthocyanin species composed of a hexose moiety (cyanidin-3-O-hexoside and peonidin-3-O-hexoside) were focally localized in the dorsal pericarp. These results indicate that anthocyanin species composed of different sugar moieties exhibit different localization patterns in the pericarp of black rice. This is the first detailed investigation into the localization of molecular species of anthocyanins by MALDI-IMS.     

Abscisic acid-induced hydrogen peroxide is required for anthocyanin accumulation in leaves of rice seedlings

The role of hydrogen peroxide (H(2)O(2)) in abscisic acid (ABA)-induced anthocyanin accumulation in detached and intact leaves of rice seedlings was investigated. Treatment with ABA resulted in an accumulation of anthocyanins in detached rice leaves. Dimethylthiourea, a chemical trap for H(2)O(2), was observed to be effective in inhibiting ABA-induced accumulation of anthocyanins. Inhibitors of NADPH oxidase (diphenyleneiodonium chloride and imidazole), phosphatidylinositol 3-kinase (wortmannin and LY 294002), and a donor of nitric oxide (N-tert-butyl-alpha-phenylnitrone), which have previously been shown to prevent ABA-induced H(2)O(2) accumulation in detached rice leaves, inhibited ABA-induced anthocyanin increase. Exogenous application of H(2)O(2), however, was found to increase the anthocyanin content of detached rice leaves. In terms of H(2)O(2) accumulation, intact (attached) leaves of rice seedlings of cultivar Taichung Native 1 (TN1) are ABA sensitive and those of cultivar Tainung 67 (TNG67) are ABA insensitive. Upon treatment with ABA, H(2)O(2) and anthocyanins accumulated in leaves of TN1 seedlings but not in leaves of TNG67. Our results, obtained from detached and intact leaves of rice seedlings, suggest that H(2)O(2) is involved in ABA-induced anthocyanin accumulation in this species.