铁筷子花瓣中花青素苷成分及含量对其呈色的影响

该研究以7个品种铁筷子(Helleborus thibetanus Franch.)为试验材料,借助目视测色、RHSCC比色卡、色差仪进行花色表型的测定,采用高效液相色谱法-光电二极管阵列检测方法(HPLC-DAD)及高效液相色谱-电喷雾离子化-质谱联用技术(HPLC-ESI-MS)测定分析铁筷子花瓣中花青素苷成分及含量,以探究不同品种铁筷子的花色与花青素苷成分及含量之间的关系。结果显示:(1)紫色系品种花瓣的a*值最高b*值最低,黄色系品种花瓣的b*值最高a*值最低,不同品种的铁筷子花色越深L*值越低。(2)从5个有花青素苷积累的铁筷子品种中检测出11种花青素苷成分,分别为6种矢车菊素苷,4种飞燕草素苷,1种矮牵牛素苷;供试的铁筷子材料中红色系2个品种的花青素苷含量最高,紫色系品种次之;矢车菊素苷与飞燕草素苷为影响铁筷子花瓣呈色的主要色素物质。(3)不同种类的花青素和修饰基团的差异,导致铁筷子花瓣呈现不同的色彩,含有多种酰基化修饰的飞燕草素苷使铁筷子花色蓝移进而使花色加深。(4)相关分析表明,铁筷子花瓣的L*值与a*值呈显著负相关关系,与b*值呈显著的正相关关系;L*值与总花青素苷含量呈显著负相关关系,且随着花青素苷含量的累积a*值增加,花色红移。研究表明,花青素苷的成分及含量是导致铁筷子花瓣呈现不同颜色的主要原因,矢车菊素苷和飞燕草素苷的互作以及酰基化的修饰使铁筷子呈现不同程度的紫色,花青素苷的不同累积量影响了花瓣颜色的明暗变化,从而使铁筷子花瓣颜色丰富。

华丽龙胆花青素合成酶GsANS基因的克隆及其表达分析

花青素合成酶(anthocyanidin synthase,ANS)是植物花青素苷生物合成途径末端的关键酶。本研究以华丽龙胆(Gentiana sino-ornata) 5个不同开放阶段(H1~H5)花冠及根、茎、叶为试材,采用RT-PCR技术从花冠H2阶段分离出了华丽龙胆花青素合成酶基因GsANS的全长序列,利用生物信息学软件分析其序列信息,通过RT-qPCR技术分析表达模式。结果显示GsANS开放阅读框为1 086 bp,编码362个氨基酸,含有PcbC结构域和2OG-FeⅡ-Oxy保守结构域。系统进化分析表明,其与三花龙胆花青素合成酶氨基酸序列相似性高达91.23%,亲缘关系最近。对不同开放阶段花冠及根、茎、叶中GsANS的表达模式进行分析,结果显示GsANS在花冠中表达量均高于根、茎、叶中的表达量,同时在花冠发育的H4阶段GsANS的相对表达量达到最高值,随后降低,推测Gs ANS基因参与华丽龙胆花冠花青素苷的合成。本研究可为解析华丽龙胆花冠中花青素苷生物合成的分子调控机理提供科学依据。

华丽龙胆二氢黄酮醇-4-还原酶GsDFR基因的克隆及表达模式分析

二氢黄酮醇-4-还原酶(DFR)是花青素苷合成过程中的关键酶。为研究华丽龙胆(Gentiana sino-ornata) DFR与花色形成的关系,将其花冠不同开放阶段分为H1~H5阶段,采用RT-PCR技术首次从华丽龙胆中克隆得到GsDFR全长序列,对其进行生物信息学和表达模式的分析。结果显示GsDFR包含1 125 bp的开放阅读框(OFR),编码375个氨基酸。结构分析显示,GsDFR属于NADB_Rossmann超家族,具有典型的DFR蛋白(PLNO02650)功能结构域,含有“TGASGYI”和“TVDVQEQQKPVYDENDWSDLDFINSH”两个典型的结构域,以及FR_SDR_e的特征位点。系统进化树分析表明Gs DFR与橙花龙胆(Gentiana lutea var.aurantiaca)亲缘性最近。采用实时荧光定量PCR分析GsDFR在根、茎、叶和花冠中的表达,发现GsDFR在根、茎、叶和花冠中均有表达,其中花冠的表达量最高,根茎中微量表达。在花冠H2阶段GsDFR表达量达到最高,随后降低。结果表明,华丽龙胆蓝色花冠中的GsDFR高表达可能会导致花青素苷的积累,使华丽龙胆花冠呈更艳丽的蓝色。本研究结果为揭示GsDFR在华丽龙胆蓝色花冠中花青素苷的积累的作用提供了理论基础。