紫甘薯花青素对肝癌的影响及其机制的研究

为研究紫甘薯花青素对体外培养的人肝癌细胞SNU-387的影响及其可能的机制。在不同终浓度紫甘薯花青素处理下,利用MTT法和Hoechst 33258染色法,测定人肝癌细胞SNU-387增殖活力,通过测定细胞TNF-α含量来考察死亡受体TNFR1介导的外源性凋亡通路的作用,通过测定细胞内Caspase-8表达量变化来考察NF-κB和MAPK信号通路的作用。结果表明在细胞凋亡实验中,不同浓度紫甘薯花青素作用下,人肝癌细胞SNU-387增殖活力降低,出现核固缩等凋亡特征,细胞内TNF-α含量和Caspase-8表达量提高;在阻断剂PDTC作用下,Caspase-8表达量无差异;在阻断剂SB203580作用下,Caspase-8表达量下降。综上,紫甘薯花青素可以通过死亡受体TNFR1介导的外源性凋亡通路和MAPK信号通路参与介导肝癌细胞SNU-387的凋亡过程。     

一个新的甘薯查尔酮异构酶基因的克隆和表达分析

查尔酮异构酶(chalcone isomerase,CHI)是花青素生物合成途径中的一个关键酶。本研究根据转录组数据,利用RT-PCR技术在甘薯中克隆了一个新的CHI基因,命名为Ib CHIL1。Ib CHIL1基因c DNA长857 bp,包含1个621 bp的开放阅读框,编码206个氨基酸。聚类分析表明,Ib CHIL1属于Ⅳ型CHI成员,和其他植物中的类似蛋白具有很高的同源性。表达分析显示,Ib CHIL1主要在紫肉甘薯中表达,与花青素积累正相关,推测该基因在甘薯花青素生物合成过程中具有重要的生物学功能。     

甘薯种质资源花青素积累的遗传多态性分析

甘薯种质资源中花青素的积累呈现极为丰富的形态学多态性,作为花青素天然原料开发具有明显的优势,因而开展花青素积累的遗传多态性研究对优质专用型甘薯新品种的选育具有重要参考意义。本研究以66份来源不同的甘薯种质资源为材料,分析了不同生长位点之间花青素积累的关联性,并针对主要花青素合成基因设计TRAP等分子标记,探索了该表型多态性产生的原因。结果表明:(1)甘薯薯块和叶片的花青素积累性状在形态学上相对独立,与其他生长位点无必然关系;薯皮色、须根色与须根根原基色之间紧密关联。(2)TRAP分子标记分析表明花青素合成途径IbCHS、IbDFR等基因在甘薯基因组中存在多个拷贝,不同种质资源之间存在较大遗传多态性差异;转录因子IbMYB1-2a/b仅与薯块花青素积累直接相关,且并非所有紫心甘薯存在IbMYB1-2a/b基因。(3)研究筛选出CHSRV1/AN4引物组合为较理想的TRAP分子标记,能较好地区分66份甘薯种质资源,相对于形态学标记,其聚类分析图能更客观地反映甘薯种质资源之间的遗传关系。本研究为培育茎叶菜用型和紫心甘薯新品种提供了研究基础,也为追溯紫心甘薯起源提供了重要线索。     

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。     

紫心甘薯育种现状及展望

紫心甘薯中富含花青素等多种营养成分,具有抗氧化、抗突变、抗菌、保护肝脏、预防心血管疾病等多种生理功能,目前国内外以紫心甘薯为原料已开发出一系列加工产品,紫心甘薯的开发利用已引起广泛的关注,紫心甘薯品种的选育也越来越受到重视。本文就紫心甘薯的种质创新、性状的遗传、相关性研究和国内外紫心甘薯品种选育现状进行了概述,并对我国今后的紫心甘薯育种提出了展望。     

紫甘薯和胡萝卜加工前后抗氧化协同作用变化CSCD

采用蒸、煮、油炸、微波四种常用的加工方式处理紫甘薯和胡萝卜,结合体外模拟消化,测定加工前后和消化各阶段原料中总酚、总黄酮、总花青素、总类胡萝卜素的含量和抗氧化能力(DPPH、ABTS自由基清除能力)变化。同时,按不同比例将不同热加工处理前后紫甘薯和胡萝卜进行复配,评价混合膳食的抗氧化相互作用。结果表明,蒸、煮加工能有效地将紫甘薯、胡萝卜中结合状态的植物化学物转化为游离状态,供人体吸收利用,且蒸、煮加工条件所导致的植物化学物降解程度,相对于油炸与微波更低。相对于油炸和微波加工,蒸、煮处理后的紫甘薯、胡萝卜具有更好的DPPH、ABTS自由基清除能力。将相同处理方式的紫甘薯、胡萝卜按不同比例复配,发现当水溶性植物化学物比例更高时,整体能够表现出明显的抗氧化协同作用。各加工方式紫甘薯的总酚、总黄酮含量在胃消化阶段增长趋势最明显,在肠消化阶段增势明显放缓,总花青素含量在消化过程中持续下降,胃消化阶段抗氧化能力最佳。各加工方式胡萝卜的总类胡萝卜素含量在消化过程中持续上升,且肠消化阶段增长趋势大于胃消化阶段,其DPPH、ABTS自由基清除能力在肠消化阶段最佳。     

甘薯IbGL3的克隆和表达分析

紫色甘薯富含花青素,具有较高的食用和药用价值。花青素的生物合成受到结构基因和调节基因的控制。bHLH(basic helix-loop-helix protein)转录因子能够调节多个花青素结构基因的表达,在花青素生物合成途径中具有重要的调控作用,但目前在甘薯中还没有关于bHLH调控花青素生物合成的相关报道。为进一步了解IbGL3基因在甘薯花青素生物合成的功能和作用机理,该研究根据甘薯转录组数据,利用RT-PCR技术在甘薯中克隆了一个2 120 bp的bHLH基因IbGL3,该基因包含一个1 878 bp的开放阅读框,编码625个氨基酸,蛋白质分子量69.08 kD,理论等电点(pI)5.20。IbGL3蛋白和其他植物中类黄酮合成相关的bHLH蛋白具有较高的同源性,都包含保守的MIR区、bHLH结构域和ACT类似结构域。系统发育进化树分析结果显示,IbGL3与其他植物类黄酮相关bHLH蛋白聚为一类,属于Ⅲf 亚类成员。表达结果显示,IbGL3基因在紫色甘薯中的表达量最高,在浅紫色甘薯中的表达量次之,在白色甘薯中表达量最低, 与花青素积累正相关,因此推测其在甘薯花青素生物合成途径中具有重要的调控作用。     

江西地方品种紫山药块根功能成分及营养的研究

从20份江西地方品种紫山药中,依据产量性状、抗病性、块根外观等筛选出较优质的地方栽培种8 份,检测其块根中花青素、花色苷、总酚和锌元素含量,结果表明：花青素、花色苷、总酚含量的变异系数较大,紫山药的功能成分含量有着较大差异。应加强紫山药中功能成分的研究,为食品和加工原料时选择适宜品种提供参考。     

响应面法优化紫甘薯花色苷水解条件

使用响应面法优化了紫甘薯花色苷的水解条件.使用高效液相色谱-多波长检测器测定花青素含量.采用3因素3水平Box-Behnken中心组合设计,优化了水解时间、盐酸浓度和水解温度对矢车菊素和芍药素峰面积之和的综合影响.结果显示,紫甘薯花色苷的最佳水浴水解条件为:盐酸浓度4.54 mol/L,水浴温度100℃,水解时间45.8 min.在最优条件下进行验证试验,响应值为理论值的96.5％,说明该响应面法优化方法可行.     

微波消解-FAAS法测定普通甘薯和紫甘薯中的金属元素

采用微波消解法处理普通甘薯和紫甘薯样品,运用火焰原子吸收光谱法测定其中的K、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu 7种对人体有益的金属元素含量。结果表明,普通甘薯和紫甘薯中K、Ca、Fe、Mg元素含量较高,Mn、Zn、Cu元素含量较低,且7种金属元素含量在两者之间存在一定的差异,各元素在紫甘薯中的含量均比普通甘薯中含量高。方法的加标回收率介于98.5%～103.2%,相对标准偏差(RSD)不大于3.14%。可为普通甘薯与紫甘薯的品质评价提供理论参考。     

紫背天葵MBW相关调控因子转录组测序分析

为获取紫背天葵(Cynura bicolor)花青素合成相关转录调控因子MBW家族基因,采用二代高通量测序技术进行全转录功能基因组测序后组装,再通过Pfam、Swiss Prot和Nr数据库搜索,共获得138个MBW相关Unigene,分别有42个MYB、67个b HLH、15个b HLH-MYB和14个WD40,其中目前已报道与花青素合成代谢相关的MYB、b HLH、b HLH-MYB和WD40分别为11、33、6和3个。这为进一步研究紫背天葵花青素合成的调控机理和相关基因克隆等奠定基础。     

紫山药的营养保健价值及产品开发

紫山药又称为"紫人参",其肉色亮紫,富含特有的多糖、粘液质、蛋白质、淀粉、多种氨基酸、矿物元素等营养性成分,还具有多种功能性成分,如薯蓣皂苷(天然的DHEA)、尿囊素、多酚、植物固醇,有8种类黄酮物质花青素等。因此,紫山药具有较高的营养价值和保健功能,是集美味和保健养生作用于一体的珍贵药食兼用的绿色食品。在食品、化妆品、医药方面已显示出巨大的应用潜力。本文对紫山药的营养性成分、保健功能性成分及产品开发等方面已有的研究进行分析总结和展望。旨在提高人们对紫山药保健功能的认识,为今后科学地开发利用紫山药资源,促进紫山药营养和保健功能的开发提供参考。     

紫背天葵叶片中花青素种类及合成调控基因转录组分析

为获取紫背天葵(Cynura bicolor DC.)叶片中花青素种类及其合成调控基因等信息,该试验以紫背天葵叶背面紫色以及经处理叶背面几乎全绿(对照)的叶片为材料,进行转录组测序分析,同时进行6个相关差异表达基因的qRT-PCR分析和6种花青素苷元的HPLC检测,以揭示紫背天葵特有的花青素苷元及其合成调控关键基因信息。结果表明:(1)在紫背天葵中共获得14个花青素苷元及32个花青素合成调控基因信息,其中表达量差异显著下调的4个基因为Pg(c11692)、Cy(c42112)、ANS(c38551)和3GT(c9064),表达量差异显著上调的2个基因是D FR(c35961)和3GT(c20283)。(2)qRT-PCR检测结果显示,上述6个基因在2种紫背天葵叶中的表达趋势(上调或下调)与转录组测序结果完全一致,但转录组测序检测到的表达趋势差异倍数比qRT-PCR检测结果更加明显。(3)HPLC分析显示,紫背天葵叶中均未检测到Dp、Pt、Pn及Mv等4类花青素苷元,但紫背天葵叶中富含Cy花青素苷元,且背面紫色的叶中Cy类花青素苷元含量(62.21 mg/kg)显著高于绿色叶对照(6.86 mg/kg);背面紫色和全绿叶中的Pg花青素苷元含量均低于0.43 mg/kg。研究推测,Cy和Pg花青素苷元在绿叶紫背天葵(对照)中含量显著降低可能是因为存在1个ANS和1个3GT正调控以及1个DFR和1个3GT负调控所致。     

基于转录组和WGCNA的甘薯花青素合成相关基因共表达网络的构建及核心基因的挖掘*

加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis, WGCNA)可通过聚类鉴定共表达的基因模块来研究生物学数据与相应性状之间的关系。甘薯[Ipomoea batatas (L.)Lam.]是世界上营养丰富的块根作物之一,紫薯是甘薯的一种特殊品种,因含有大量的花青素而具有较高的营养价值。因此,培育花青素含量高的优质紫薯一直以来都是甘薯育种家所追求的目标。利用传统的育种方法已经培育了一些紫薯品种,但其周期长、工作量大、见效慢,所以急需通过分子设计育种手段来培育高产优质的紫薯新品种。花青素合成相关关键基因的挖掘对紫薯的分子育种具有重要意义。为了挖掘甘薯花青素合成相关基因,以紫薯品种‘徐紫薯3号'和白薯品种‘徐薯18号'的块根为材料进行了转录组测序(RNA-seq),并结合公共数据库中已公布的甘薯基因组信息以及43份紫薯和45份非紫薯块根的RNA-seq数据,通过分析在不同样本间表达量差异大的前50%的基因中选择了26 760个基因进行WGCNA分析。结果表明,利用WGCNA鉴定出28个共表达模块,其中4个为紫薯特异性模块(Grey60模块和Black模块与紫薯显著正相关,Brown模块和Blue模块与紫薯显著负相关)。利用GO功能富集分析发现紫薯特异性模块Grey60可以显著富集到类黄酮和花青素代谢过程。通过计算模块内基因的连通性,分析挖掘到Grey60模块中有47个核心基因,其中包括已报道的8个花青素合成相关基因MYB113、CHS、3个CHI、F3H、GST和LDOX。利用qRT-PCR验证了其中7个核心基因的表达模式。通过构建核心基因的互作网络发现:MYB不仅与已知的花青素合成相关基因bHLH、CHI、GST、F3'H、CHS等存在互作,同时也与DUF914、ABCC4等转运蛋白基因互作;WRKY3与多个核心基因存在互作,如LDOX、GST、CHS等。为高花青素含量紫薯新品种的培育和紫薯花青素生物合成机制的解析提供了理论基础和新思路。     

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。     

基于图像RGB特征值的甘薯色素与肉色关系初步探讨

为明确甘薯色素、干率与肉色的关系,给图像RGB特征值评估甘薯色素含量提供依据,测定了甘薯240份品系的胡萝卜素含量及234份品系的花青素含量、干率和薯肉RGB颜色特征值。结果表明,甘薯胡萝卜素含量与RGB值的相关系数r=-0.913,偏相关系数为-0.872,花青素含量与RGB值的相关系数r=-0.838,偏相关系数为-0.836,说明甘薯色素含量与肉色是高度正相关的,是肉色的决定因子,但胡萝卜素与肉色关系更紧密。干率与胡萝卜素RGB值的相关系数r=0.597,偏相关系数为0.273,干率与花青素RGB值的相关系数r=-0.273,偏相关系数为0.255,说明干率与对肉色有极明显的负面影响,但是在RGB值≥200的低胡萝卜素(约含量3 mg/100 g·FW以下)群体中,干率与RGB值的偏相关系数为-0.0066(P=0.9426),干率对低胡萝卜素含量品系的肉色没有影响。采用R值、G值、B值、干率的二次多项式回归模型,RGB值≥200的低胡萝卜素群体、RGB值200的较高或高胡萝卜素群体和花青素群体的拟合方程的复相关系数R分别为0.975、0.982和0.937,说明拟合值与实测值关系十分密切。对胡萝卜素含量高于3 mg/100 g·FW的品种,拟合值能达到约90%的精确度,对胡萝卜素含量低于3 mg/100g·FW的品种,也能达到约83%的精确度,对花青素品种能达到约86%的精确度。因此,图像RGB特征值法不仅能够很好地反映甘薯品种间的色素差异,还能较精确地估测甘薯色素含量,可为甘薯早代育种的大批量样品提供便捷、客观的色素含量评估方法。     

紫背天葵叶和花中花青素合成相关转录组基因分析

为获取紫背天葵(Gynura bicolor D C.)花青素合成代谢相关调控基因信息,该试验以紫背天葵叶片为材料,以其花朵为对照,进行转录组测序,并进行CHS、CHI、F3H等8类合成酶基因以及MYB、bHLH及WD40等3类转录因子检索,从中选取8个相关差异表达显著调控基因进行qRT-PCR验证分析。结果显示:(1)在紫背天葵中共获得72个花青素合成酶信息,其中差异表达明显的有1个F3′H和2个3GT下调,9个F3H基因中有上调基因4个和下调基因5个。(2)在紫背天葵中获取到238个MYB、113个bHLH和219个WD40转录因子,这3类转录因子中差异表达明显的分别为22个、16个和7个。(3)qRT-PCR结果显示,所选取的8个花青素合成相关调控基因,在紫背天葵叶及花朵中的下调表达趋势与转录组测序结果完全一致,但不同基因差异表达趋势略有不同。研究表明,在紫背天葵叶片和花朵中所存在的大量花青素合成代谢调控基因中,只有少量差异表达显著,但转录因子相比合成酶的调控更为复杂。     

茶树芽叶紫化的生理生化分析及其关键酶基因的表达

从生理生化和分子水平方面比较了茶树紫化芽叶与成熟绿色叶片的差异。结果表明,紫色幼嫩新梢中茶多酚、儿茶素总量、咖啡碱含量高于成熟绿色叶片,差异达到极显著。光合色素中,成熟绿叶样品中叶绿素及叶绿素a、b的含量、类胡萝卜素的含量极显著高于幼嫩紫叶样品,花青素含量极显著低于幼嫩紫叶;在研究的9个花青素合成途径关键酶基因中,实时荧光定量PCR分析表明,PAL、C4H、CHS、CHI、F3H、F3'H、F3'5'H、DFR和ANS在幼嫩紫叶中均呈上调表达,从而促进花青素的合成,使芽叶呈现紫色。     

风味冲调紫甘薯粉配方研究

以紫甘薯全粉为主料,以燕麦粉、小米粉、果粉和糖粉为辅料,采用U10（1010）均匀设计,研究了风味冲调紫甘薯粉不同配方的感官性状。结果显示：对感官性状影响最显著的因子是小米粉,其次是燕麦粉、糖粉、柠檬粉,鲜橙粉对感官性状影响很小,几乎可以忽略不计。经过对感官性状的回归分析,结果表明：风味冲调紫甘薯粉最适宜的配方为：紫甘薯粉64~68g、小米粉8~10g、燕麦粉7~9g、柠檬粉6~8g、鲜橙粉1~2g、糖粉9~10g。该配方兼顾了青少年和中老年的口味,具有较好的普适性。     

耐盐紫甘薯花色苷组分分析和抗氧化性研究

利用高效液相色谱与二极管阵列检测器/电喷雾质谱联用技术研究了耐盐紫甘薯Z103中的花色苷类化合物,确定该品种含有15种花色苷,主要为被咖啡酸、阿魏酸、对羟基苯甲酸等芳香酸酰化的矢车菊苷和芍药苷,其中矢车菊素3-O-对羟基苯甲酰-槐糖苷-5-O-葡糖苷、芍药素3-O-对羟基苯甲酰-槐糖苷-5-O-葡糖苷、芍药素3-O-阿魏酰-槐糖苷-5-O-葡糖苷为首次报道;同时进一步考察了不同体系中,紫甘薯花色苷抑制脂质过氧化能力和对DPPH·、O-·2和HO·的清除作用,结果表明紫甘薯花色苷具有较强的抗氧化能力,且均具有量效关系。紫甘薯花色苷(0.4 mg/mL)对脂质体氧化的抑制率为83.24%,对DPPH·(0.20 mg/mL)、O-·2(4 mg/mL)和HO·(30μg/mL)的清除率分别为94.06%、96.62%和96.12%。