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1、植物的新陳代謝對花色素的影響摘要：通過藍色花植物花色素的結構和化學組成,綜述了它們的著色機理,并分為兩種類型.即第一類是酰化花色素苷,它們遵守分子內輔助著色反應機理;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合花色素,這類花色素經常包含金屬離子參與的螯合反應.并從生物化學代謝途徑探討了藍色花植物的進化.?關鍵詞：藍色花；花色苷,?；惠o助著色；金屬；進化?藍色花植物總是出現(xiàn)在草本類群中.根據(jù)Gottlieb[1]的統(tǒng)計,全世界藍色花植物的種數(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)在個別科屬的種,它們相對集中地分布在53科的372屬中,約占被子植物總科數(shù)的1/6[2--4].藍色花植物花色素具有獨特的化學結構,化學家對它們進行了深入研究,從而誕生了花色學領域中有關藍色花植物花色素著色機理的研究熱潮,這種熱潮在解決花色學理論問題的同時也引導并推動了藍色花植物分子生物學育種[5,6]和藍色花植物進化等學科的發(fā)展.?1 藍色花的著色機理常見藍色花植物花色素結構與組成詳見表1.由表1可知,常見藍色花花色素的結構和色素組成分為兩種類型:一類是花色素苷與有機酸通過?；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(有時也與金屬元素)相互作用形成結構更復雜的復合花色素.以下分別介紹它們的著色機理.1·1 花色苷與有機酸形成?；ㄉ?·1·1 花色素母體與糖結合成苷表1所列出的30種藍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色花植物出現(xiàn)的一個條件[36].以花青素(例如存在于綠絨蒿屬植物的藍色花中)、甲基花青素(或稱芍藥素--存在于裂葉牽牛和天堂藍牽牛藍色花中)、3′甲花翠素(或稱矮牽牛素)、錦葵色素(存在于鳶尾屬植物藍色花中)為色素母體的藍色花植物也廣泛存在,但數(shù)量
4、遠遠不及以花翠素為色素母體的藍色花植物.花色素的結構以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,常見藍色花植物花色素B環(huán)的結構見圖2.花翠素等色素母體在3、5、7等位置與糖結合后形成糖苷,結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,不多加以論述.1·1·2 花色苷與有機酸形成?；ㄉ?參與分子內輔助著色或分子間輔助著色反應有機酸如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′位上的糖結合,形成單酰、二酰或多?；ㄉ剀?表1中30種藍色花植物花色素有27種是?；ㄉ?可見,?；撬{色花著色機理的重要步驟,因此,酰化過程在藍色花的著色機理中極為重要.筆者對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果.1.1.2.2 馬氏龍膽(Gentianamakino)圖4所示的馬氏龍膽藍花色素含有2分子咖啡酸,分別與花翠素5和3′位上的葡萄糖進行酰化,是典型的二?；ㄉ剀?它在
6、中性或弱酸性介質中非常穩(wěn)定,但處在同樣條件下的非?；ㄉ貐s很快會失色.1.1.2.3 桔梗(Platycodongrandiflorum)1.1.2.4 土丁桂(Evolvuluspilosuscv.BlueDaze)土丁桂的藍花色素結構從非酰化的3,5--二葡萄糖花翠苷逐步開始?；?經過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?；蔀樽顝碗s的酰化花色素.1.1.2.6 天堂藍牽牛(Pharbitispurpurea)天堂藍牽?；ǖ纳厥巧炙庈张c3分子咖啡酸酰化形成的,是迄今報道的分子量最大的?；ㄉ剀?1.1.2.7 蝶豆(Clitoriaternatea)蝶豆的藍色花色素(ternatins)結構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′位糖進行?；?1.1.2.8 鴨跖草(Commelinacommunisvar.commu-ni)和大花鴨
8、跖草(C.communisvar.hortensis)復合花色素鴨跖草苷(Delphinidinglycosides,3--(p--coumarylglucoside)--5--malonylglucosi
