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。     

水杨酸对植物光合作用影响的研究进展

水杨酸作为一种信号分子,对植物呼吸代谢、种子萌发、成花诱导、衰老及抗逆等生理过程都有调节作用,近年来有关水杨酸对植物光合作用影响的研究取得了很大进展。水杨酸能够调节植物叶片气孔运动、光合色素含量、光合机构性能、光合碳同化酶活性等各方面,其效果因浓度、植物种类、环境条件等不同而表现出差异。该文就近年来国内外有关水杨酸对植物光合作用的影响(主要从植物叶片气孔运动、光合色素含量、光合机构性能和光合碳同化酶活性等方面)研究进展进行综述。     

高等植物光合作用的光抑制研究进展

光抑制是目前高等植物光合作用研究中的热点,近此年来无论是对其本质的认识,还是机理研究都已取得很进展。本文首先简要回顾了光抑制研究发展的历程,阐明现代光抑制理论包括耗散过剩光能的光保持机制运转和过剩光能对光合机构的破坏两个方面。然后,应叶黄素循环、Ｍｅｈｌｅｒ反应、光呼吸、ＬＨＣⅡ磷酸化、ＰＳⅡ光化学活性下降以及由类胡罗卜素、Ｃｙｔｂ－５５９参与的一些主要光保护机制作了综述,着重论述了其作用机理及研     

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.     

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     

夏季南亚热带森林演替中后期优势种幼叶花色素苷的光保护作用

为探讨夏季南亚热带森林演替过程中优势树种幼叶的光保护机制,以演替中期优势树种木荷(Schima superba)、黧蒴(Castanopsis fissa)、锥栗(C.chinensis)和演替后期优势种华润楠(Machilus chinensis)、厚壳桂(Cryptocarya chinensis)、黄果厚壳桂(C.concinna)为材料,分析了2种生长光强(全光照和30%全光照)下6种优势种幼叶和成熟叶的叶片表型、光合色素含量、花色素苷含量、抗氧化能力、类黄酮含量、总酚含量和最大量子产量(Fv/Fm)恢复效率间的差异。结果表明,两个演替阶段幼叶的叶绿素含量(Chl a+b)、Chl a/b比成熟叶低,但光保护物质比成熟叶多;演替中期幼叶的花色素苷含量和总抗氧化能力比演替后期的高,而类黄酮和总酚含量比演替后期的低;全光照下幼叶的总酚、类黄酮、总抗氧化能力及Fv/Fm恢复效率都要比30%全光照的高,并且含有花色素苷的幼叶恢复得更快。因此,植物的光合能力与自身的光保护潜力成反比关系,演替中期优势种幼叶的光保护在很大程度上是因为花色素苷的积累而演替后期优势种是因为自身抗氧化物质(类黄酮、总酚)的共同作用。     

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。     

4种李属彩叶植物色素含量与叶色参数的关系

以4种李属彩叶植物紫叶李、紫叶矮樱、黑杆樱李和美人梅4年生嫁接苗为试材,对其叶绿素、类胡萝卜素、花色素苷含量及叶色参数(L·、a·、b·)进行了测定分析.结果表明:(1)随着季节的变化, 4种李属彩叶植物色素含量表现出基本相似的波动趋势,并以黑杆樱李的花色素苷含量在季节间较为稳定且极显著高于其他3种植物(P＜0.01),而美人梅的叶绿素、类胡萝卜素含量在在季节间较为稳定且显著低于其余植物(P＜0.05); 4种植物中各色素含量比例不尽相同且随着季节而变化,但黑杆樱李的比值较稳定且花色素苷比例始终最高,叶片保持紫红色,而美人梅的各色素比值变化较大,叶片呈现紫红-绿-红的变化过程.(2)4种李属彩叶植物的叶色参数(L·、a·、b·)也随季节发生波动,并以黑杆樱李相对稳定,美人梅的变化幅度较大,而且各树种之间的a·和b·值差异分别达到显著水平(P＜0.05)和极显著水平(P<0.01).(3)4种植物叶片 a·值与叶绿素含量、花色素苷含量均呈显著或极显著的正相关性,而L·值和b·值与叶绿素含量、花色素苷含量、类胡萝卜素含量的相关性因树种而异.研究发现,4种李属彩叶植物的色素含量及其比值随季节发生波动的幅度不尽相同,叶片花色素苷含量比例的高-低-高变化使叶色呈现红-绿-红的过渡;花色素苷含量和叶绿素含量的高低决定着a·值大小,但它们并不是影响L·和b·值的主要因素.     

茄子（Solanum melongena L.）叶上表皮紫色花色素苷对光合机构的保护效应

以茄子同一叶片上紫斑区域和绿斑区域为材料,采用发光二极管LED发出的混合光谱(白光)和单色光谱(红、蓝、绿光)照射后,通过光合仪(CIRAS-2)和叶绿素荧光仪(PEA和Dual-PAM-100)测定了茄子叶上表皮紫色花色素苷(purple anthocyanin,PA)对光合机构的影响.结果表明,分布于茄子叶片上表皮的PA,主要截获约53.2%～73.6%的500～600 nm(黄绿光)可见光.紫斑区域的叶绿素a含量较低以及PA截获27%的400～480 nm(蓝光)和10%的630～700 nm(红光),可能是其最大净光合速率Pnmax降低的原因.随着白光照射强度(0～3000 μmol·m-2·s-1)的增大,茄子叶片的PSⅡ最大光化学效率Fv/Fm、单位面积的光合机构含有的反应中心数目RC/CS0和天线色素能量吸收驱动力DFABS下降,而初始荧光Fo、J相的相对可变荧光VJ和单位反应中心耗散的能量DI0/RC增加,但紫斑区域的上述参数变幅明显较小,表现为光抑制程度减轻.用2000 μmol·m-2·s-1的不同光质照射30 min后,茄子叶片Fv/Fm降低,但只有绿光和白光下紫斑区域的Fv/Fm显著的高于绿斑区域;同时白光照射后,茄子叶片的P700氧化还原动力学曲线降幅明显的大于PSⅡ动力学曲线,但紫斑区域的这两个光系统动力学曲线的下降幅度明显减小.这反映出茄子叶上表皮PA有效的保护了PSⅡ和PSⅠ反应中心,减轻了电子传递链的还原程度和热耗散机构的运转压力,较好地维持了PSⅡ与PSⅠ之间的功能协调性.这种通过PA截获500～600 nm(黄绿光)可见光对光合机构的保护效应属于生物物理水平的防御系统.     

NaCl对光合作用影响的研究进展

对ＮａＣｌ对光合作用影响的几个重要方面的研究进展进行了综述，包括ＮａＣｌ对光合作用的影响途径，气孔效应与非气孔效应，ＮａＣｌ对光能吸收与转换、光合电子传递、光合碳素同化的影响及盐与其他胁迫因子对ＰＳＩＩ活性的协同影响等，对今后这些方面研究中的重点内容与趋势进行了评述     

植物花青素生物合成相关基因的研究及应用

花青素是决定植物花色的主要色素,使大多数花呈现从红到蓝的系列变化,是花色研究和开发的重点,并具有重要的营养和药用作用。目前花青素生物合成途径已日益清楚,并已分离到大量的相关酶和基因,并获得了一批具有商业价值的转基因植物新品种。本文重点介绍了花青素合成途径中关键基因的研究成果,并概述了国内外花青素基因在植物基因工程中的应用研究进展情况,同时对花青素基因的研究应用前景和发展趋势作一展望。     

Anthocyanins of the Fouquieriaceae

Species of the Fouquieriaceae cluster into four groups on the basis of floral anthocyanin content. The four clusters agree with species groupings based on morphological characters. Floral anthocyanins support a close relationship between the Fouquieriaceae and the Solanales.     

He-Ne激光对增强UV-B辐射小麦叶片显微结构及光合特性的影响

采用低剂量(5 mW·mm-2)He-Ne激光辐照经增强UV-B辐射处理(10.08 kJ·m-2·d-1)后的晋麦47号小麦幼苗,用常规石蜡切片法,观察各处理组小麦幼苗叶片组织显微结构特征;同时对幼苗光合特性、水分利用及色素含量状况进行测定分析.结果显示:(1)与对照(CK)相比,UV-B辐射处理(B)与复合处理(BL)的表皮细胞及腺毛排列致密,气孔稀疏、缩小且下陷;叶肉组织细胞均明显加厚,细胞略小且排列紧密,维管束相对面积减小,BL的以上性状均介于CK与B之间.(2)B组净光合速率、气孔导度、蒸腾速率均显著降低.与B相比,BL气孔导度及光合速率偏高,蒸腾速率差异不明显.就水分利用率而言,L最大,略高于CK,B组最小,略低于BL,各组间差异显著.(3)增强UV-B辐射可使小麦幼苗叶绿素含量显著降低,经He-Ne激光辐照处理后可以使叶绿素含量得到一定程度恢复性升高,并且Chla变化的幅度大于Chlb.结果表明:低剂量He-Ne激光辐照能够对小麦幼苗组织显微结构以及光合器官的UV-B辐射损伤起到促进修复的作用.     

光合单位的周转率与叶片光合速率的关系

利用闪光技术,测得若干高等植物叶片的光合单位为 1450～2050 Chl/CO_2。在含O_2 2％及CO_2浓度和光通量密度都饱和的条件下,测得叶片的连续光合速率为25～70μmol CO_2 m~(-2) s~(-1)。从上述数据及叶片叶绿素含量计算,得叶片光合单位的周转率已达80～160次/s。这样的周转速率与Emerson当初用改变闪光间暗间隔而测到的光合单位周转时间相似(即<10 ms/次,或>100次/s),从而证实了光合单位的周转与光合速率直接有关。这样的速率可称之为叶片光合的理论速率。     

Anthocyanins of the Sterculiaceae

No uncommon anthocyanins were detected among 13 taxa (sig genera) of the Sterculiaceae. Floral pigments appear to be of little systematic utility in this family.     

不同光照强度下花魔芋（Amorphophallus konjac）与谢君魔芋（Amorphophallus xiei）光合特性及光保护机制研究

为探讨不同耐光性植物光合特性及光保护机制,本研究以耐高光的喜阴植物花魔芋（Amorphophallus konjac K.Coch）和典型的喜阴植物谢君魔芋（Amorphophallus xiei H.Li & Z.L.Dao）为材料,测定与分析在透光率为100%、15%及2%光照条件下两种魔芋的光合能力、抗氧化酶活性及抗氧化物和光合色素组分的含量。结果表明,花魔芋最大光合速率和气孔导度随着生长环境光照强度降低而显著降低（P<0.05）,谢君魔芋在透光率为15%时最大光合速率达最大值。大部分情况下,花魔芋的超氧化物歧化酶、抗坏血酸过氧化物酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽还原酶活性比谢君魔芋高（P<0.05）,而谢君魔芋具有较高的过氧化物酶活性（P<0.05）。总的来看,在中高光照环境下两种植物的抗氧化酶活性较高（P<0.05）。在透光率15%时,花魔芋谷胱甘肽和抗坏血酸显著比谢君魔芋高（P<0.05）。谢君魔芋的光合色素含量在透光率为15%时最高（P<0.05）;相应地,花魔芋的光合色素含量在透光率为2%时含量最低（P<0.05）;在不同光照强度下花魔芋光合色素含量基本上显著高于谢君魔芋（P<0.01）。本研究结果暗示,喜阴植物花魔芋耐受高光可能源于相对较高的光合作用能力和有效的光保护机制。     

群体中叶片光合能力的分布及其对群体光合作用的影响

利用数学变分原理分析了群体中叶片光合能力对环境适应和有限氮资源利用的最优分布。叶片光合能力呈现与光强相同的负指数衰减分布时,“群体的光合速率和对氮的利用率最高;叶片对环境光强适应的优越性随群体消光系数和叶面积指数增加而增加。由此推导了叶片光合能力最优分布下的群体光合模型。     

Anthocyanins of holly fruits

Anthocyanin distribution in the fruits of Ilex closely followed an accepted taxonomic classification. Within the evergreen subgenus Aquifolium, species belonging to section Lioprinus produced only cyanidin pigments while in section Aquifolium, pelargonidin was the major anthocyanin. Likewise, in the deciduous subgenus Prinos, species of section Prinoides contained cyanidin pigments and those of section Euprinus had pelargonidin compounds. Exceptions to this pattern and the bearing of pigment studies on breeding are discussed.