論文資料：花青素的生物合成與環(huán)境調(diào)控研究進(jìn)展

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1、花青素的生物合成與環(huán)境調(diào)控研究進(jìn)展黃鴻曼1，袁利兵1，彭志紅1，任春梅1,2(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南長沙410128；2.作物基因工程湖南省重點實驗室，湖南長沙410128)摘要：花青素在植物體內(nèi)起著重要作用，其生物合成過程已得到較為深入的研究。本文介紹了花青素合成過程中的結(jié)構(gòu)基因，以及主要環(huán)境因子光、溫度和糖對花青素合成的調(diào)控。關(guān)鍵詞：花青素；生物合成；環(huán)境因子；調(diào)控StudyProgressonBiosynthesisandEnvironmentalRegulationofAnthocyaninsHUANGHong-man1,

2、YUANLi-bing1,PENGZhi-hong1,RENChun-mei1,2(1.CollegeofBioscienceandBiotechnology,HANU,Changsha410128,PRC;(2.CropGeneEngineeringKeyLaboratoryofHunanProvince,Changsha410128,PRC)Abstract：Anthocyaninsplayanimportantroleinthephysiologyofplants,anditsbiosynthesispathwayhasbeeninvest

3、igatedinrecentyears.Thispaperreviewsthestructuralgenesofbiosynthesispathway,andtheregulationofmajorenvironmentalfactorsincludinglight,temperatureandsugarsonthesynthesisofanthocyanins.Keywords：anthocyanins;biosynthesis;environmentalfactor;regulation花青素（anthocyanins)是一類重要水溶性色素，

4、屬黃酮類化合物，廣泛分布于植物的花朵、果實、根、莖和葉等營養(yǎng)器官的細(xì)胞質(zhì)中，是構(gòu)成花瓣和果實的主要色素之一。花青素在植物體內(nèi)主要以糖苷類化合物存在，因此也稱作花色苷或花色素苷?；ㄇ嗨卦谥参矬w內(nèi)起著重要作用，不僅可以使花朵和果實呈現(xiàn)鮮艷的顏色而具有觀賞價值，也有利于吸引昆蟲和食草動物協(xié)助傳粉和種子傳播，還有助于提高抗逆性。同時，在醫(yī)學(xué)界也引起了廣泛關(guān)注，已有研究顯示花青素具有抗氧化、抗炎、調(diào)節(jié)血脂、抗腫瘤等一系列生理活性[1]，具有作為保健食品或輔助治療藥物開發(fā)利用的巨大潛力和價值。本文介紹了花青素生物合成過程中編碼酶的結(jié)構(gòu)基因和主要的環(huán)境因子對花

5、青素合成的調(diào)控，為深入了解花青素的合成和調(diào)控提供幫助。1花青素的生物合成花青素的生物合成途徑是類黃酮物質(zhì)合成途徑的一個分支，在多種植物中已有深入研究，現(xiàn)已闡明，植物的花青素生物合成途徑大體相同，都是以苯丙氨酸為直接前體，由一系列結(jié)構(gòu)基因編碼的合成酶催化合成[2]，其生物合成途徑見圖1。收稿日期：基金項目：湖南省教育廳科學(xué)研究項目(08A028)作者簡介：黃鴻曼(1984-)，女，湖南岳陽市人，碩士研究生，研究方向為分子遺傳學(xué)。通訊作者：任春梅5圖1花青素生物合成途徑苯丙氨酸解氨酶（PAL）催化苯丙氨酸脫氨形成肉桂酸，是合成花青素也是合成其他多種化

6、合物如類黃酮和木質(zhì)素的起始酶。PAL由多基因家族編碼，PAL基因的表達(dá)受自身發(fā)育和環(huán)境因素雙重調(diào)控。查耳酮合成酶（CHS）催化丙二酰CoA和4-香豆酰CoA反應(yīng)生成查耳酮，為花青素和其他類黃酮提供基本骨架結(jié)構(gòu)。CHS的表達(dá)對光敏感，紫外光和藍(lán)光能夠促進(jìn)CHS表達(dá)，且有協(xié)同作用[3]。查耳酮異構(gòu)酶（CHI）催化反應(yīng)的一個最重要的特點是將黃色的查耳酮轉(zhuǎn)變成了無色的黃烷酮，植物體內(nèi)幾乎所有的類黃酮化合物都是從黃烷酮衍生而來的。CHI活性減弱或CHI基因表達(dá)降低會導(dǎo)致查耳酮及其衍生物不能被正常催化，類黃酮生物合成途徑無法繼續(xù)向下進(jìn)行。黃烷酮羥化酶（F3H

7、）是位于類黃酮合成通路分支點處的關(guān)鍵酶，除催化黃烷酮外，還能催化圣草酚、柚皮素、羥基雙氫黃酮的羥基化，生成二氫黃酮醇。二氫黃酮醇是類黃酮3＇-羥化酶(F3＇H)和類黃酮3＇，5＇-羥化酶（F3＇5＇H）的共同底物，這兩種酶所催化的反應(yīng)產(chǎn)物是合成花青素的直接前體[2]。二氫黃酮醇還原酶（DFR）是催化多種黃烷酮醇轉(zhuǎn)變成相應(yīng)無色花青素，包括白矢車菊素和白翠雀素?；ㄇ嗨睾铣擅?ANS)是一種雙加氧酶，是位于花青素合成通路末端的關(guān)鍵酶，催化從無色花青素到有色花青素的轉(zhuǎn)變。類黃酮3，5-糖苷轉(zhuǎn)移酶(UFGT)使不穩(wěn)定的花青素轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的花青素。相關(guān)酶在細(xì)胞

8、質(zhì)中組織成以膜為支架位于特定亞細(xì)胞位點的多酶復(fù)合體，有利于花青素生物合成的總體效率和調(diào)節(jié)[4]?；ㄇ嗨睾铣珊髸M(jìn)一步修飾，如糖基化、甲基