糖基化在植物天然产物的结构多样性和稳定性中起着重要的作用.植物体内游离的花青素不稳定,通常会在尿苷二磷酸依赖的糖基转移酶(UGTs)的催化下形成稳定的花青苷.近年来,关于花青素糖基化修饰的报道越来越多,在不同植物中均发现了参与花青素糖基化修饰的各种酶.本文主要综述了植物中花青素修饰相关UGT的结构特点、代谢途径作用节点、生化作用过程、分子鉴定与转录调控等方面的研究进展,以期为植物花青素糖基化修饰及其调控过程研究提供参考.

[目的]MYB转录因子在猕猴桃花青苷积累中发挥着重要作用,挖掘调控花青苷生物合成的MYB家族转录因子并验证其功能,可进一步明晰花青苷积累的分子机制.[方法]AcMYB110 是猕猴桃花青苷生物合成的关键转录因子,通过系统发育树分析猕猴桃中 97 个MYB家族转录因子,筛选出与AcMYB110 高度同源的 12 个MYB转录因子,采用生物信息学方法分析它们的理化性质、亲疏水性、蛋白磷酸化位点、蛋白质二级结构及其与其他物种的系统进化关系.[结果]12 个MYB转录因子编码的氨基酸数目为 200-423 个;分子量范围为 22.3-45.5 kD,均为定位于细胞核的亲水性蛋白.12 个候选MYB蛋白的潜在磷酸化位点大多位于丝氨酸残基处;其二级结构以无规则卷曲为主,α-螺旋为辅.在 12 个候选MYB转录因子中筛选得到 1 个花青素积累相关的转录因子AcMYB88,在猕猴桃果实发育过程中AcMYB88 基因与AcMYB110 基因表达模式非常相似.[结论]烟草瞬时过表达研究表明,AcMYB88为花青苷积累的正向调控因子,且能与AcMYB110 和AcbHLH42协同作用从而促进花青苷的积累.该研究为猕猴桃花青素生物合成以及育种研究等方面提供理论基础.

MYB转录因子在植物花青素生物合成过程中发挥主要调控作用.为探究MYB转录因子在葡萄风信子(Muscari spp.)蓝色花色形成中的作用,研究以葡萄风信子'亚美尼亚'为试验材料,基于课题组前期转录组数据库深度挖掘,经本地Blast比对分析,采用RT-PCR方法克隆获得1个R2R3-MYB基因,命名为MaMYB114(Gen-Bank登录号:OQ615377),对其进行生物信息学分析和异源转化烟草功能验证.结果表明,(1)MaMYB114开放阅读框全长为714 bp,编码237个氨基酸;MaMYB114蛋白含有R2R3保守结构域,属于R2R3-MYB家族AN2亚家族.(2)亚细胞定位及转录自激活结果显示基因定位于细胞核,且具有转录自激活活性,符合转录因子一般特征.(3)实时荧光定量分析显示MaMYB114基因主要在花中高表达,表达模式具有组织特异性.结合不同时期花青苷含量变化模式,发现MaMYB114在着色期花青素含量高的花蕾中高表达,表明MaMYB114可能参与了葡萄风信子花青苷合成过程.(4)过表达MaMYB114促进烟草花青苷积累,表明MaMYB114正向调控花青素合成.本研究表明,MaMYB114基因可能是参与葡萄风信子蓝色花色形成的重要调控基因.

百合(Lilium spp.)是多年生球根草本植物,观赏百合花姿端庄、花色多彩,是世界上最重要的观赏花卉之一,食用百合地下部分的肉质鳞茎可食用,有的种亦可入药或提取香料,是一种开发利用价值较高的植物资源.不同种类、含量的花青苷类物质分布在花被片上的不同区域形成了类型多样的观赏百合花色,食用百合鳞茎贮藏后期发生紫红色变化的现象亦主要由花青苷所引起.花青苷广泛分布于植物中,是一种重要的天然植物色素,其生物合成主要受到结构基因和调节基因的协同调控,环境因子也有一定影响,合成之后的积累则受到转运蛋白的调控.外观多样有益于提高观赏百合的观赏价值,而鳞茎色泽变化则会损害食用百合的商品价值.因此,本研究对观赏百合花和百合鳞茎的花青苷结构、生物合成途径、转录调控以及转运等方面进行回顾和总结,并对百合花青苷的研究方向提出了展望,以期为后续百合花青苷分子调控机制的研究提供参考,对定向改变百合花青苷的含量和积累部位提供借鉴.

三叶海棠秋季叶色丰富,观赏价值良好.该研究以三叶海棠叶色差异明显的绿色、黄色、红色系的叶片为材料,利用紫外—可见分光光度法、高效液相色谱法对色素进行了定性定量检测,并分析了叶色变化的原因.结果表明:三叶海棠叶片中的色素主要有叶绿素、类胡萝卜素和花青苷,其中花青苷主要是矢车菊素半乳糖苷.绿色系叶片中的叶绿素含量与所占比例显著高于红色和黄色系叶片,而花色素苷和类胡萝卜素所占比例均最小;红色系叶片中的花青苷含量高于其它色系的叶片,花青苷所占比例高于叶绿素与类胡萝卜素所占比例;黄色系叶片中类胡萝卜素含量相对较高,花色素苷和叶绿素所占比例位于绿色与红色系之间.该研究结果表明三叶海棠秋季叶色变化最直接的原因是色素含量与比例发生变化;叶片含有的原花青素B1、芦丁、绿原酸等单体酚作为辅色素对叶片成色起到辅助作用;三种色系叶片中的总黄酮含量由高到低依次为红色、黄色、绿色.

为了筛选适合甜椒设施生产栽培的优质棚膜,本试验以红色甜椒品种'凯特琳'为试材,研究加入红色母粒的涂覆型消雾无滴转红光棚膜的透光性及对甜椒植株生长、光合色素含量、光合特性、果实产量和品质的影响.结果表明:转光剂种类不同,对日光温室光环境、甜椒生长发育均有显著影响.与对照及其他棚膜相比,KMN-2试验膜能够明显促进甜椒胚轴伸长和干物质积累,叶绿素a/b值、类胡萝卜素含量和光合性能均显著提高,有利于果实增产,果实可溶性糖、维生素C(Vc)和游离氨基酸含量明显增加.红色膜覆盖均明显诱导了甜椒果实花青苷的积累,特别是KMN-2棚膜覆盖下果实花青苷含量比对照提高了41.40％.与对照和其他处理相比,KMN-2棚膜覆盖显著诱导果实苯丙氨酸解氨酶(PAL)和查耳酮异构酶(CHI)活性升高.综上,红色膜中加入适宜转光剂能够提高甜椒光合效率,促进植株生长,进而增加产量,同时诱导丙苯氨酸途径中关键酶活性的变化,促使花青苷积累.

目的:研究大黄素对HepG2细胞的毒性和可能的作用机制.方法:通过细胞增殖与活性检测试剂(Am-blue)测定大黄素对HepG2细胞的毒性;使用2’,7’-二氯荧光黄双乙酸盐(DCFH-DA)和花青染料(JC-1)探针检测细胞内活性氧与线粒体膜电位水平;使用流式细胞仪,通过磷脂结合蛋白V/碘化丙啶(Annexin V/PI)双染色试剂盒检测大黄素对HepG2细胞凋亡的影响;通过蛋白免疫印迹法(Western blot)检测成熟型半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3,8,9(cleaved Caspase-3,8,9)以及聚腺苷二磷酸-核糖聚合酶(cleaved-PARP)等凋亡相关蛋白表达.结果:与空白组比较,大黄素(15,30μmol·L-1)对HepG2细胞具有增殖抑制作用(P＜0.01),并且具有浓度依赖性;大黄素(15,30 μmol· L-1)能够升高细胞内活性氧水平,并且使细胞线粒体膜电位降低(P＜0.01);大黄素(15,30 μmol·L-1)能够使HepG2细胞早期和晚期凋亡增加(P＜0.01);大黄素(15,30 μmol·L-1)能够激活cleaved Caspases-8,9,3和PARP蛋白的表达(P＜0.01).结论:大黄素对HepG2细胞有增殖抑制作用,说明大黄素具有潜在的肝脏毒性,其毒性作用机制是通过线粒体凋亡途径实现的.

目的:探讨蓝莓花青素对人肝癌HepG2细胞凋亡及组蛋白乙酰化修饰的影响.方法:从贵州麻江蓝莓中提取花青素,用高效液相色谱法检测花青素的含量并鉴定.观察蓝莓花青素孵育后,HepG2细胞的形态变化、细胞增殖与凋亡情况,以及细胞组蛋白H3K9、H3K14、H3K18、H3K27乙酰化修饰的情况.结果:与无处理的对照组HepG2细胞比较,不同浓度蓝莓花青素(50、100、150、200、300μg/mL)处理HepG2细胞48 h后,HepG2细胞体积明显缩小,细胞增殖明显抑制(均P<0.05),凋亡明显增加,且作用呈随浓度增加而增强;不同浓度蓝莓花青素(50、100、200μg/mL)孵育48 h后,HepG2细胞组蛋白H3K9、H3K14、H3K18、H3K27乙酰化修饰明显增加(均P<0.05),且呈浓度依赖性.结论:蓝莓中花青素对HepG2有抑制增殖的作用,其机制可能通过增加组蛋白乙酰化修饰而促进细胞凋亡有关.

为了探讨套袋对桃(Prunus persica)果实品质及花青素合成相关基因表达的影响,以'秋雪'桃为试材,研究了套袋处理与未套袋组间果实生长发育过程中果皮花青苷含量、果实大小、果肉糖含量及花青素合成相关基因表达变化规律,同时比较了采收前两类果实的香气物质差异.结果表明:套袋果皮的花青苷含量取袋前显著低于未套袋组,取袋后迅速上升,采收时与未套袋组相当;套袋不同程度地降低了果实可溶性总糖和还原糖含量,取袋后有所上升,但始终低于未套袋组;对花青苷代谢途径中的关键基因表达分析发现,套袋处理的果实中各基因的表达与未套袋组相比均表现下调趋势,而套袋果在取袋后各基因的表达迅速上升,其中F3H、LDOX、DFR、ANR和CHI基因采收前与未套袋组表达水平相当,而UFGT基因的表达水平超出未套袋组3倍以上;供试桃共检测到71种香气物质,套袋处理的香气物质成分总含量低于未套袋组,套袋提高了果实中醛类和醇类物质含量,增加了酸类物质含量,但降低了酯类物质含量.研究表明,套袋可以提高果实外观品质,但同时对果实风味有一定负面影响.

该研究以红色晚熟苹果新品种‘瑞阳’及其母本‘秦冠’、父本‘富士’为试验材料,分析各品种果实发育过程中的生长动态、色泽变化以及采收期对其果实品质的影响,为品种栽培管理和推广应用提供参考.结果表明:(1)在果实生长发育期,‘瑞阳’单果质量的变化与双亲接近,单果质量的日增长高峰出现在花后105 d,果实发育前期纵径增长较大,果形指数大,在发育后期果形指数降低,至成熟时果形指数达到0.86,介于父母本‘秦冠’和‘富士’之间.(2)套袋处理使果实着色期的色泽参数a*值和花青苷含量上升,但品种间存在差异,套袋处理对‘瑞阳’的色泽参数a*值和花青苷含量影响不大.(3)随果实采后天数的延长,各采收期‘瑞阳’果实淀粉指数逐渐上升,硬度和可滴定酸逐渐下降,而可溶性固形物含量先上升后下降;‘瑞阳’果实在花后174 d采收时,果实的硬度和可滴定酸下降均较少,且果实可溶性固形物含量保持在较高水平,能较好地维持该品种的果实品质.研究发现,‘瑞阳’苹果果实膨大期出现在花后105 d前后,果实套袋对其表面色泽和花青苷含量影响不大,在陕西渭北以花后174 d前后采收为宜.