葡萄花色素苷生物合成调控研究进展_刘双双_王忠华

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1、2015NO.02ScienceandTechnologyInnovationHerald科技创新导报工程技术①葡萄花色素苷生物合成调控研究进展刘双双王忠华（浙江万里学院生物技术研究所浙江宁波315100）摘要：花色素苷是一类重要的天然色素物质，是植物主要呈色物质之一，并在人类健康保护方面发挥越来越重要的作用。同时，其含量高低不仅与遗传基因与调控序列相关，还与外界温度、湿度、光质及栽培措施等因素息息相关。葡萄花色素苷是近年来花色素苷研究的热点，该文重点阐述了影响葡萄花色素苷合成的内在遗传因素及外部环境因素的研究现状，以期为葡萄优质早熟栽培研究提供有益的信息。关键词：葡萄花色素苷生物合成遗传因素

2、环境条件中图分类号：Q-3文献标识码：A文章编号：1674-098X(2015)01（b）-0089-04花色素苷（anthocyanin）属黄酮类化栽培技术提供参考。会导致类黄酮生物合成途径不能正常向下合物，是决定植物花瓣、果实和种皮颜色的进行，花色苷等类黄酮物质因此不能正常主要物质，是一类广泛存在于植物中的水溶1内在遗传因素合成。CHI对花青素的产生不是必需的，性天然色素，存在于植物表皮细胞的液泡植物花色素苷的生物合成主要是由植但完全缺少时会使突变体产生其他特殊颜[1]物次生代谢丙烷类途径和类黄酮途径所中，呈现橙色、红色至蓝色。花色素苷具有色，CHI的参与可以确保花色苷正常水平多种生物学功

3、能，如表皮中的花色素苷可吸形成。植物花色素苷的合成被结构基因和的合成与相关器官正常颜色的形成。该基收紫外辐射，保护叶和茎的内源组织免受调控基因制，并且具有特定的时空调节机因最早是从菜豆、大豆中克隆得到的，后来紫外线的损伤；不同颜色的花瓣可吸引媒介制。结构基因直接编码花色素苷代谢生物又从矮牵牛中得到CHI2A与CHI2B基因。昆虫传粉；花色素苷还具有抵御低温和干合成的一系列酶类，人们已经从葡萄中克隆目前，已从紫花苜蓿、葡萄、金鱼草、豌豆、旱的作用，这样可以防止一些病虫害侵袭。了查尔酮合成酶(chalconesynthase,海棠花等多种植物中分离克隆到了CHI基CHS)、类黄烷酮-羟化酶(fla

4、vanone-[10-11]花色素苷是天然的强自由基清除剂，有抗氧因。化，预防心脑血管疾病与抗癌等多种保健3’-hydroxylase,F3’H)、查尔酮异构酶类黄烷酮3’-羟化酶（F3’H）催化功能。因为它是一种天然食用色素，来源广(chalconeisomerase,CHI)、二氢黄酮4’,5,7-三羟基黄烷酮的C3位上羟基化形泛，并且具有安全、无毒等优点。据测定，花醇还原酶(dihydroflavonolreductase,成二氢黄酮醇，是调控花色素苷合成途径色素苷的抗氧化效果分别是维生素C和维DFR)和尿苷二磷酸-葡萄糖-类黄酮-葡中形成类黄酮物质的关键基因。类黄烷酮[2]糖基转移酶(

5、UDPglucoseflavonoid-生素E的20倍和50倍。因此，花色素苷在3’,5’-羟化酶（F3’5’H）催化类黄酮B环保健食品、园艺、医药和等方面都有重要的glucosyltransferase,UFGT)等结构基上3’、5’位的羟基化反应。F3’H的反应通[6,7]应用价值。因。大部分的花色素苷合成相关类黄酮常生成呈红色的花青苷类，F3’5’H催化生结构基因与光协同调控或受光促进果实的[2,6]葡萄是果蔬栽培中经济效益最高的品成花翠素类呈蓝色的花色素苷。种之一，在我国具有悠久的栽培历史，据中色素形成，这些结构基因编码形成的酶属1.2花色素苷的晚期生物合成基因[8]国农学会葡萄分会统

6、计，我国2011年葡萄于光调节酶，都以光敏色素为光受体。DFR基因最早从金鱼草和玉米中分离21.1花色素苷的早期生物合成基因栽培面积已达55.2万hm，总产量达843克隆，这项研究证实了花色素苷的显色作用[3]因为丙二酸CoA缩合成查尔酮和CHS[6,12]万吨。葡萄的品质包括外观品质与风味品受DFR基因的调控。现已从葡萄、拟质，外观品质主要是果实颜色、大小、形状基因催化4-香豆酸CoA，形成的查尔酮南芥、草莓、水稻、苹果等植物中分离克隆等；风味品质是指糖酸含量、香味物质、可提供了类黄酮的基本碳骨架，所以CHS出来DFR，DFR在不同品种间表现出空间溶性固体物等等。而葡萄色泽则是人们比是类黄酮

7、和花色苷合成的关键酶。Goto-专一性调控，在花瓣中表达与CHS和CHI[9][6,13][14]较葡萄品质最直观的指标之一。葡萄果皮Yamamot等对葡萄3个CHS同源基因相协调。Petit等在2007年研究出了颜色主要由所含花色素苷的成分和含量来CHS1、CHS2、CHS3进行了转录水平的研欧亚葡萄品种中的DFR晶体结构，并证实[4,5]究，它们可以在不同的条件下进行转录和决定，在果皮最外3～