3种石斛属植物类胡萝卜素成分及代谢途径分析

[目的]分析黄色花石斛兰盛开期花瓣中的类胡萝卜素种类和含量,推定石斛属类胡萝卜素合成途径,为探讨黄色花石斛的呈色机理和黄色花育种提供参考。[方法]以花色为黄色的鼓槌石斛、密花石斛和球花石斛的盛开期花瓣和唇瓣为试验材料,采用英国皇家园艺学会比色卡进行花色描述,利用合相色谱串联三重四极杆质谱仪(UPC^2-MS/MS)进行类胡萝卜素定性、定量分析,推测石斛属类胡萝卜素代谢途径。[结果]表明:3种石斛属植物花瓣和唇瓣色系可分为白色系和淡黄-明黄-金黄色系,花瓣和唇瓣中共鉴定出8个类胡萝卜素组分,分别是β-胡萝卜素、α-隐黄质、β-隐黄质、紫黄质、叶黄素、花药黄质、玉米黄质和叶黄素酯化物。定量分析显示:球花石斛白色花瓣中类胡萝卜素含量极少,总量约为52.26μg·g^-1,随着黄色加深,类胡萝卜素总量逐渐增加,球花石斛金黄色唇瓣中的类胡萝卜素总量最高,达到3 810.89μg·g^-1。密花石斛淡黄色花瓣中以叶黄素为主;球花石斛和密花石斛金黄色唇瓣中主要是α-隐黄素、叶黄素和叶黄素酯化物;明黄色鼓槌石斛花瓣中以玉米黄质、花药黄质和叶黄素为主。[结论]α-胡萝卜素及其衍生物是淡黄色和金黄色石斛花瓣中的主要类胡萝卜素成分,而β-胡萝卜素及其衍生物是明黄色石斛花瓣的主要类胡萝卜素成分。结合类胡萝卜素代谢途径,推测通过调控LCYE基因的表达,可实现黄色花石斛的花色定向改良。

百合类胡萝卜素代谢途径关键酶基因的分析及LoLcyB的克隆

本研究以东方百合品种‘Justina’叶片的5个生长阶段(10 d,25 d,50 d,75 d和100 d)和生长100 d的花柱、花药、花瓣、叶片、茎、鳞茎和根这7个不同部位为试验材料,采用有机溶剂法测量百合类胡萝卜素和叶绿素含量,根据转录组文库测序结果对百合类胡萝卜素代谢途径的12个关键酶基因(PSY,PDS,Z-ISO,ZDS,CRTISO,LCYB,LCYE,%HYB,VDE,ZEP,CCS和NCED)进行半定量表达分析,并克隆百合LCYB基因的ORF序列,并对其进行相关的生物信息学分析。结果显示,在百合叶片生长的5个不同阶段和百合成熟期的7个不同部位中,类胡萝卜素和叶绿素含量出现显著差异的现象,在不同生长阶段和不同部位12个关键酶基因的表达量各不相同。LCYB基因的完整开放阅读框(ORF)被克隆得到,全长1 503 bp,编码500个氨基酸,具有典型的Carotene Cycl超级家族保守区域特征,在已知全基因组植物中与小果野蕉(Musa acuminata)亲缘关系最近。本研究为百合类胡萝卜素代谢途径的进一步研究,深入了解百合花色和叶色合成的分子机理提供了坚实的理论基础。

不同花色万寿菊类胡萝卜素降解途径相关酶基因表达分析

研究以‘猩红色’万寿菊和‘非洲’万寿菊为试验材料,利用Real-time荧光定量PCR技术研究类胡萝卜素降解代谢途径中CCD1,CCD4b,CCD7和NCED2在不同品种及不同器官中的表达情况。结果表明:CCD1,CCD4b,CCD7和NCED2在不同万寿菊品种根、茎、叶、花中均有不同程度的表达,4个基因在花中的表达均为‘非洲’万寿菊高于‘猩红色’万寿菊(P<0.01),表明上述基因可能与不同万寿菊花色差异的形成有密切关系。

甜瓜呈香组分及其合成途径研究进展

介绍甜瓜中挥发性组分及其香气特征,并举例综述挥发性组分生物代谢途径。在已检测出的200多种挥发性组分中,甜瓜呈香组分包括壬醛、辛醛、反-2-壬烯醛、顺-6-壬烯醛、反,顺-2,6-壬二烯醛、乙酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯和β-紫罗酮等。这些呈香组分大多来自脂肪酸、氨基酸和类胡萝卜素代谢途径。在脂肪酸代谢途径中,亚油酸/亚麻酸在脂氧合酶等酶的作用下生成顺,顺-3,6-壬二烯醛、反,顺-2,6-壬二烯醛等呈香组分;在氨基酸代谢途径中,异亮氨酸通过酶促反应生成2-甲基丁酸乙酯等呈香组分;在类胡萝卜素代谢途径中,β-胡萝卜素在类胡萝卜素裂解双加氧酶的作用下生成β-紫罗酮等呈香组分。在上述生理代谢途径中,脂氧合酶、乙醇脱氢酶、醇酰基转移酶、氢过氧化物裂解酶、类胡萝卜素裂解双加氧酶是影响呈香组分形成和积累的关键酶。

不同成熟果色辣椒中PSY1基因的差异表达分析

为了研究PSY1基因在辣椒不同成熟果色形成过程中的作用机理,以Y15016、Y15016-2、SP01、SP02、Z1为材料,克隆PSY1基因并进行时空表达分析,结合部分生物信息学方法,对PSY蛋白功能性质及辣椒不同果色材料中PSY1基因的表达情况进行研究分析。结果表明:5个品种辣椒中均能克隆到PSY1全长基因,且序列无差异;基因结构分析表明,辣椒PSY1基因包含6个外显子、5个内含子,全长为2 844 bp,其CDS全长为1 260 bp,编码419个氨基酸。序列比对和进化树分析表明,辣椒PSY蛋白与同科的番茄、烟草同源PSY蛋白在亲缘关系上最为接近。qRT-PCR分析结果显示:PSY1基因在试验选用的5个品种辣椒根、茎、叶、花组织中均显示表达,在根组织中表达量最低,叶组织中的表达量最高;在橙色突变体Y15016-2的表达量总体高于其在野生型Y15016中的表达量,而在黄色突变体SP02中,其表达量明显低于野生型SP01;在果实不同发育阶段,PSY1基因除Ⅲ期表达有所降低外,其表达量随果实发育总体呈现上升趋势,且在不同果色材料的成熟期(Ⅳ—Ⅴ期)达到最大值。PSY1基因启动子分析结果显示,供试材料中其序列未见差异。结果表明,在不同果色辣椒的果色形成过程中,PSY1基因的差异表达可能起到了较为重要的作用。