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。     

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。     

主要营养成分对悬浮培养玫瑰茄细胞生长和花青素合成的影响

本文研究了培养基中碳源和氮源变化对悬浮培养玫瑰茄细胞生长和花青素合成的影响。在８种不同的碳源中,麦芽糖有利于花青素的积累,而蔗糖和葡萄糖适合细胞生长,并有较高的花青素产率。在１％～１０％蔗糖浓度范围内,４％浓度下细胞生长和花青素产率最高,而６％浓度下细胞花青素含量最高,高渗环境较有利于细胞花青素的积累。１３５ｍＭ的氮源总量已足够维持玫瑰茄细胞生长和花青素合成,氮源总量增加对细胞代谢有抑制作用。ＮＨ＋４对细胞有显著抑制作用。总量１３５ｍＭ,ＮＯ－３与ＮＨ＋４比例２５∶２和２３∶４时细胞生长和花青素合成最佳。     

原花青素聚合作用机理研究进展

原花青素是一类通过植物类黄酮次生代谢途径合成的聚多酚类化合物,它具有抗紫外线、抗病、抗虫,清除自由基,调节种子休眠和萌发等生理功能。该文对近年来国内外有关原花青素的结构类型和生物合成机制、原花青素聚合作用机理(包括:原花青素的聚合作用发生在植物细胞中央大液泡、缩合过程中延伸单元前体可能为无色花青素、黄烷-3-醇和花青素等假说)、以及推测参与催化聚合反应的缩合酶(包括:植物多酚氧化酶、植物漆酶和植物过氧化酶)等方面的研究进展进行综述,为深入研究原花青素生物合成机制提供资料。     

花青素转录因子调控机制及代谢工程研究进展

花青素是广泛存在于植物中的一类重要的类黄酮化合物, 在植物生长发育和人类营养保健方面具有重要价值。花青素的生物合成途径已经解析得比较清楚, 但花青素的代谢调控网络还在不断完善。调控花青素生物合成的转录因子主要包括MYB、bHLH和WD40三大类, 这些转录因子通过激活或抑制CHS、ANS和DFR等花青素途径关键结构基因的表达水平, 进而决定花青素积累的部位与水平。该文结合国内外花青素生物合成与转录调控方面的研究进展, 简要介绍了花青素的生物合成途径, 归纳总结了模式植物中花青素代谢调控的分子机理, 尤其是MYB、bHLH和WD40三类主要转录因子的调控机理, 以及这些转录因子在观赏植物和水果等经济作物花青素代谢工程中的应用。该文将为系统阐明花青素的转录调控机制和利用代谢工程改良花青素的相关研究提供有益参考。     

脱落酸激素诱导拟南芥幼苗中花青素的合成

脱落酸(abscisic acid,ABA)激素是一类重要的生长调节物质,参与调控植物的多种生理过程。花青素(anthocyanins)是植物次生代谢产生的类黄酮化合物,对植物的生长发育和逆境胁迫响应有重要作用。该文以拟南芥(Arabidopsis thaliana)为研究对象,探讨ABA信号对花青素生物合成的调控功能和作用机制。结果表明:外源施加ABA显著提高野生型幼苗茎尖中花青素的积累。相一致的是,ABA能诱导某些与花青素合成相关的转录因子及合成酶基因的表达。遗传学分析发现,ABA诱导花青素合成部分依赖于MBW复合体中的核心转录因子,如TTG1、TT8及MYB75等。初步机制研究揭示,ABA信号途径中的bZIP类转录因子ABI5能与TTG1、TT8及MYB75等相互作用形成蛋白复合物。综上结果认为,ABA信号诱导拟南芥幼苗中花青素的积累,并可能通过ABI5与MBW复合体协同作用调控花青素的合成。     

生物钟PRR蛋白促进拟南芥幼苗中花青素的合成

生物钟(circadian clock)是激发植物生理特征节律性表达，并使之维持稳定的保守内源调节机制。PRR(PSEUDO-RESPONSE REGULATOR)蛋白家族是生物钟中央振荡器的重要组成部分，调控植物的种子萌发、下胚轴伸长和开花等多种生命过程。花青素(anthocyanin)是植物次生代谢产物，对植物的繁衍、生长发育和抵抗逆境胁迫具有重要作用。该研究以拟南芥(Arabidopsis thaliana)为对象，探讨生物钟PRR蛋白对花青素生物合成的调控功能和分子机制。结果表明：(1)在PRR基因单突变体及多突变体幼苗中，花青素的积累明显降低，某些花青素合成相关基因的表达也显著降低。(2)相反，在PRR5过表达幼苗中，花青素的积累以及某些花青素合成相关基因的表达则显著升高。(3)蛋白相互作用结果显示，PRR5蛋白能与MYB75、TT8、MYB90及MYB113等花青素调控蛋白相互作用，并形成复合物。(4)遗传学分析结果显示，拟南芥PRR5诱导幼苗中花青素的合成依赖于MYB家族花青素调控蛋白。综上认为，生物钟PRR蛋白可能通过PRR5与MYB75、TT8等相互作用，促进拟南芥幼...     

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。     

植物花青素代谢途径分析及调控模型建立

介绍了植物花青素的合成、修饰、转运及汇集过程,从转录水平和转录后水平分析了花青素途径分子调控机制,概述了外部因素对花青素积累的影响,并在此基础上提出了一个新的花青素途径调控机制模型。     

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     

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...     

蕨类植物花青素和原花青素成分及含量分析

以7目14科共44种蕨类植物为材料,对它们的花青素、原花青素和总黄酮含量进行检测。结果显示,44种蕨类植物均含有花青素,较为进化的水龙骨目植物的总花青素平均含量明显高于其它蕨类植物。矢车菊素、飞燕草素和天竺葵素是蕨类植物主要的花青素类型,其中乌毛蕨科植物富含矢车菊素,鳞毛蕨科植物富含飞燕草素。本研究中大部分蕨类含有原花青素,水龙骨目植物的原花青素平均含量高于其它蕨类。研究结果表明,蕨类植物中花青素和原花青素等黄酮类化合物的分布与植物科属相关,推测花青素与蕨类植物的生长发育和抗逆过程相关。     

植物花青素生物合成与调控的研究进展

花青素是一种广泛存在于植物中的水溶性色素,在植物抗逆和预防人类慢性疾病中起着重要作用。花青素生物合成过程在模式植物中的研究较为清晰,其过程主要受多种结构基因编码的酶类及转录调控因子(MYB、bHLH和WD40蛋白)控制。此外,LBD基因家族中的LBD37、LBD38和LBD39基因对花青素的生物合成起负调控作用,microRNA和环境因子对花青素的生物合成过程也起到了调控作用。同时,茉莉酸、赤霉素和脱落酸等植物激素也参与了花青素的生物合成调控过程。近年来,随着人们对植物花青素研究不断深入,越来越多的研究结果揭示花青素合成途径的分子调控机制在不同种植物中存在很大的差异性和复杂性。该文对植物花青素的合成途径、相关酶和各种调控因子进行了综述,并概述了植物花青素合成代谢中基因突变与花色变异的关系,旨在为今后深入研究花青素的分子调控机制,解析其遗传规律以及利用基因工程开展作物遗传改良等方面提供理论依据。     

茄子皮花青素提取工艺研究

花青素是一种水溶性的植物色素,主要存在于植物细胞液泡内的细胞液中。花青素具有强有力的抗氧化性,能够清除自由基,对提高血管弹性也有一定的帮助。除此之外,临床表面,花青素还具有抑制炎症和抗过敏的效果,在提高关节柔韧性方面也疗效显著。在茄子皮中存在较高的花青素含量,因此,对茄皮中存在的天然花青素进行提取与纯化具有十分广阔的前景。     

植物花青素糖基转移酶研究进展

花青素是植物体内重要的次生代谢物,具有较强的药理活性,如抗氧化、抗癌等,广泛用于营养保健领域。自然条件下,植物体内的花青素以糖苷形式存在,带有各种糖基化修饰,而花青素糖基转移酶是专门负责催化这种糖基化反应的酶,能够把糖基供体转移到花青素不同的位点,形成了不同的花青素种类,从而改变这些分子的特性,影响生物活性和药用功能。本文重点综述了植物花青素糖基转移酶的分类和修饰反应特点,以及主要花青素资源植物中糖基转移酶的研究进展,有助于深入挖掘和鉴定植物中花青素相关糖基转移酶,解析其催化和调控机理,为花青素生物合成、富含花青素的植物资源研发提供新的思路。     

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。     

植物花青素苷生物合成及调控的研究进展

花青素苷( anthocyanin)是植物新陈代谢过程中产生的类黄酮物质,决定被子植物花、果实、种皮、茎、叶和根等的颜色,具有重要的营养价值和药理作用.近年来关于花青素生物合成途径的研究已取得突破,综述了植物花青素苷基因研究现状和发展趋势,包括植物花青素生物合成途径、参与生物合成途径中相关的结构基因和调控基因及功能研究以及影响花青素苷生物合成的环境因素等的研究进展.     

冬性植物红菜薹在不同温度处理下花青素积累的分子机制(英文)

芸薹属植物红菜薹(Brassica rapa)是一种常见的蔬菜,它的花茎和叶柄表皮中均积累有花青素。为了解红菜薹中花青素合成的分子机制,进行了花青素含量的测定和花青素合成相关基因的表达分析。研究结果表明,叶柄表皮中的花青素含量显著高于叶片(去主脉)的花青素含量。同时,叶柄表皮花青素合成相关基因的表达水平高于叶柄(去表皮)和叶片(去主脉)的表达水平,这表明红菜薹中花青素的合成调控发生在转录水平。BrMYBA1仅在叶柄表皮中表达,但BrbHLH1和BrWD40在叶片和叶柄表皮中均能检测到表达。因此,BrMYBA1的转录激活可能与红菜薹的花青素合成相关。连续低温处理时,红菜薹叶柄表皮中的花青素含量逐渐增加,而该组织中花青素合成的结构基因表达水平逐渐降低。