植物的新陳代謝對(duì)花色素的影響

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1、植物的新陳代謝對(duì)花色素的影響摘要：通過藍(lán)色花植物花色素的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成,綜述了它們的著色機(jī)理,并分為兩種類型.即第一類是酰化花色素苷,它們遵守分子內(nèi)輔助著色反應(yīng)機(jī)理;另一類是?；ㄉ剀张c輔助色素以分子間輔助著色方式而形成的復(fù)合花色素,這類花色素經(jīng)常包含金屬離子參與的螯合反應(yīng).并從生物化學(xué)代謝途徑探討了藍(lán)色花植物的進(jìn)化.?關(guān)鍵詞：藍(lán)色花；花色苷,?；惠o助著色；金屬；進(jìn)化?藍(lán)色花植物總是出現(xiàn)在草本類群中.根據(jù)Gottlieb[1]的統(tǒng)計(jì),全世界藍(lán)色花植物的種數(shù)為25000至30000種,約是地球上熱帶和溫帶地區(qū)所有被子植物種數(shù)的10%,

2、如果忽略零星出現(xiàn)在個(gè)別科屬的種,它們相對(duì)集中地分布在53科的372屬中,約占被子植物總科數(shù)的1/6[2--4].藍(lán)色花植物花色素具有獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu),化學(xué)家對(duì)它們進(jìn)行了深入研究,從而誕生了花色學(xué)領(lǐng)域中有關(guān)藍(lán)色花植物花色素著色機(jī)理的研究熱潮,這種熱潮在解決花色學(xué)理論問題的同時(shí)也引導(dǎo)并推動(dòng)了藍(lán)色花植物分子生物學(xué)育種[5,6]和藍(lán)色花植物進(jìn)化等學(xué)科的發(fā)展.?1　藍(lán)色花的著色機(jī)理常見藍(lán)色花植物花色素結(jié)構(gòu)與組成詳見表1.由表1可知,常見藍(lán)色花花色素的結(jié)構(gòu)和色素組成分為兩種類型:一類是花色素苷與有機(jī)酸通過?；纬傻?故這類色素通稱為?；ㄉ剀?另一

3、類是?；蟮幕ㄉ剀张c輔助色素(有時(shí)也與金屬元素)相互作用形成結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的復(fù)合花色素.以下分別介紹它們的著色機(jī)理.1·1　花色苷與有機(jī)酸形成酰化花色素1·1·1　花色素母體與糖結(jié)合成苷表1所列出的30種藍(lán)色花植物花色素的色素母體有24種是花翠素,因此,花瓣表皮液胞中花翠素的存在與否往往是判別藍(lán)色花植物出現(xiàn)的一個(gè)條件[36].以花青素(例如存在于綠絨蒿屬植物的藍(lán)色花中)、甲基花青素(或稱芍藥素--存在于裂葉牽牛和天堂藍(lán)牽牛藍(lán)色花中)、3′甲花翠素(或稱矮牽牛素)、錦葵色素(存在于鳶尾屬植物藍(lán)色花中)為色素母體的藍(lán)色花植物也廣泛存在,但數(shù)量

4、遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及以花翠素為色素母體的藍(lán)色花植物.花色素的結(jié)構(gòu)以3,5,7--三羥基--2--苯基苯(駢)吡喃為骨架(見圖1),根據(jù)B環(huán)取代基(即羥基或甲氧基)的數(shù)量和位置,常見藍(lán)色花植物花色素B環(huán)的結(jié)構(gòu)見圖2.花翠素等色素母體在3、5、7等位置與糖結(jié)合后形成糖苷,結(jié)合糖的種類有葡萄糖、半乳糖、鼠李糖、蕓香二糖、龍膽二糖、槐二糖等,因此,花色素苷相應(yīng)地被分為單糖苷、二糖苷或三糖苷.本文不把花色苷的類型做為討論重點(diǎn),不多加以論述.1·1·2　花色苷與有機(jī)酸形成?；ㄉ?參與分子內(nèi)輔助著色或分子間輔助著色反應(yīng)有機(jī)酸如p--香豆酸、咖啡酸和琥珀酸等通

5、常與花色苷的3、5、7或3′位上的糖結(jié)合,形成單酰、二?；蚨圊；ㄉ剀?表1中30種藍(lán)色花植物花色素有27種是?；ㄉ?可見,?；撬{(lán)色花著色機(jī)理的重要步驟,因此,?；^程在藍(lán)色花的著色機(jī)理中極為重要.筆者對(duì)以下幾種植物的色素分析其?；愋?1.1.2.1　裂葉牽牛(Pharbitisnil)圖3表示出裂葉牽牛藍(lán)花色素在芍藥苷3位糖上與1分子的反式咖啡酸發(fā)生?；慕Y(jié)果.1.1.2.2　馬氏龍膽(Gentianamakino)圖4所示的馬氏龍膽藍(lán)花色素含有2分子咖啡酸,分別與花翠素5和3′位上的葡萄糖進(jìn)行?；?是典型的二?；ㄉ剀?它在

6、中性或弱酸性介質(zhì)中非常穩(wěn)定,但處在同樣條件下的非?；ㄉ貐s很快會(huì)失色.1.1.2.3　桔梗(Platycodongrandiflorum)1.1.2.4　土丁桂(Evolvuluspilosuscv.BlueDaze)土丁桂的藍(lán)花色素結(jié)構(gòu)從非?；?,5--二葡萄糖花翠苷逐步開始?；?經(jīng)過3,5--二酰葡萄糖基花翠苷,3--p--香豆酰葡萄糖基--5--琥珀酰葡萄糖基花翠苷和3--葡萄糖基咖啡酰糖基--5--葡萄糖基花翠苷,最后形式為3--葡萄糖基咖啡酰葡萄糖基咖啡酰葡萄糖--5--琥珀酰葡萄糖苷(見圖6).1.1.2.5　瓜葉菊(S

7、eneciocruentus)瓜葉菊的藍(lán)色花色素(圖7)是由3分子咖啡酸和1分子琥珀酸參與?；蔀樽顝?fù)雜的酰化花色素.1.1.2.6　天堂藍(lán)牽牛(Pharbitispurpurea)天堂藍(lán)牽?；ǖ纳厥巧炙庈张c3分子咖啡酸?；纬傻?是迄今報(bào)道的分子量最大的酰化花色素苷.1.1.2.7　蝶豆(Clitoriaternatea)蝶豆的藍(lán)色花色素(ternatins)結(jié)構(gòu)雖然目前不完全清楚,但已探知肉桂酸和琥珀酸在花翠素的3、3′和5′位糖進(jìn)行酰化.1.1.2.8　鴨跖草(Commelinacommunisvar.commu-ni)和大花鴨

8、跖草(C.communisvar.hortensis)復(fù)合花色素鴨跖草苷(Delphinidinglycosides,3--(p--coumarylglucoside)--5--malonylglucosi