平原红猕猴桃花青苷积累规律及合成代谢关键基因发掘

【目的】探究平原红猕猴桃内果皮着色的分子机制,为培育低海拔、夏季高温地区栽培猕猴桃内果皮着色正常的新品种提供试验依据。【方法】通过高效液相色谱(HPLC)测定平原红和红阳猕猴桃花后30、60、90、120、150 d果肉中的花青苷含量变化,同时将果肉样品进行转录组测序,分析两个品种不同时期猕猴桃果肉相关差异表达基因(DEGs)并进行GO和KEGG富集分析,发掘促进猕猴桃内果皮花青苷合成的关键基因,对筛选出的关键基因进行实时荧光定量(RT-qPCR)检验。【结果】花后30~60 d,平原红和红阳猕猴桃果肉中未检出花青苷;花后90~150 d,两个品种猕猴桃果肉中花青苷主要以矢车菊素3-O-半乳糖苷的形式存在,仅在平原红花后90 d果肉样品中检出少量矢车菊素3-O-葡萄糖苷;花后150 d(果实采收时),平原红猕猴桃果肉中花青苷含量显著高于红阳,不仅其花青苷合成量显著增多,而且在夏季高温条件下其花青苷降解的速率也显著降低。转录组测序分析发现,花后90~150 d平原红与红阳猕猴桃果肉中共有2230个DEGs和6个差异表达的MYB家族转录因子;花后90、120、150 d三个时期DEGs的GO和KEGG富集分析表明,多数DEGs集中在与花青苷合成、转运、贮藏有关的功能和代谢途径上;在花青苷合成代谢途径中,筛选出Acc23647(Acc4CL)、Acc23632(AccDFR)两个与花青苷含量变化相吻合的关键DEGs;经过RT-qPCR检验,这两个关键DEGs相对表达量与转录组分析的FPKM值变化趋势一致。【结论】果实采收时,平原红果肉的花青苷含量是红阳猕猴桃的3.97倍;Acc4CL和AccDFR基因的上调表达,促进了平原红猕猴桃果肉中的花青苷合成;MYB家族的转录因子参与了平原红猕猴桃花青苷的合成代谢。

苹果芽变品种珍富果实品质和花青苷合成基因表达分析

【目的】测定2001富士及其芽变品种珍富之间果实品质及花青苷合成相关基因表达水平差异,明确珍富品种特性,为其示范推广提供参考依据,也为研究果皮颜色芽变机制提供理论支撑。【方法】以芽变品种珍富及2001富士果实为试材,对其采收期及贮藏14 d后果实外观、内在品质、花青苷含量和合成相关基因表达水平进行测定。【结果】与2001富士相比,芽变品种珍富果实采收日期可以提前6 d,盛花期至采收期提前6 d;采收期及贮藏14 d后,外在品质方面,珍富果皮亮度、饱和度、花青苷总量及3种不同花青苷的含量均显著高于2001富士,但二者单果质量及果形指数无显著差异;果实内在品质方面,采收期及贮藏14 d后,珍富果实的可溶性固形物、维生素C含量及固酸比都显著高于2001富士,但珍富的可滴定酸含量显著低于2001富士;二者果肉硬度、破裂力在采收期及贮藏期均无显著差异;10个花青苷合成关键结构基因及5个转录因子类调控基因都有不同程度的提高,关键结构基因MdC4H、MdANS、MdUFGT及转录因子基因MdMYB10、MdMYB11、MdERF3表达量显著提高。【结论】采收期及贮藏14 d后,红色芽变品种珍富果皮亮度L*值及果皮颜色饱和度C*值均显著高于2001富士;珍富果实可溶性固形物、维生素C含量及固酸比显著提高,可滴定酸含量显著降低;珍富果皮中花青苷总量及3种不同花青苷含量都显著提高,花青苷合成相关结构基因和转录调控基因也显著上调表达。

山楂种质资源果实颜色与花青苷含量的关系

测定国家山楂种质资源圃(沈阳)中51份山楂地方品种(Crataegus pinnatifida Bge.var.major N.E.Br.)的花青苷含量,结合果实色差值,以评价山楂果实颜色性状。利用色差仪测定山楂果皮、果肉的色差值(L^(*),a^(*),b^(*))值并计算h°、C^(*)、CIRG值(红色葡萄果实颜色指数);采用酶标仪测定山楂果皮、果肉的花青苷含量;通过相关性分析、主成分分析、聚类分析,明确山楂果实颜色与花青苷含量的关系。结果表明山楂果皮花青苷含量与果皮CIRG值、果肉花青苷含量呈极显著正相关;果肉花青苷含量与果肉a^(*)、C^(*)、CIRG值,及果皮的CIRG值呈极显著正相关。根据果实色差值及花青苷含量可将山楂资源聚为4类:第Ⅰ类果皮a^(*)值较低、花青苷含量最高,果肉a^(*)值与花青苷含量最高;第Ⅱ类果皮a^(*)值最高、花青苷含量较低,果肉a^(*)值与花青苷含量较低;第Ⅲ类果皮a^(*)值呈中等水平、果皮花青苷含量较高,果肉a^(*)值与花青苷含量较高;第Ⅳ类果皮a^(*)值较高、花青苷含量呈中等水平,果肉a^(*)值与花青苷含量呈中等水平。本研究通过对山楂资源果实颜色性状进行数字化赋值,并分析其与花青苷含量之间的关系,为完善山楂种质资源评价提供参考依据。

红瓤核桃JrbHLHA2转录因子靶向查尔酮合成酶基因JrCHS4调控种皮花青苷合成的功能研究

【目的】查尔酮合成酶(CHS)是植物花青苷合成途径中的第一个限速酶,探究红瓤核桃(Juglans regia L.RW-1)查尔酮合成酶(CHS)在种皮花青苷合成中的功能,为红瓤核桃的品种改良提供理论支撑。【方法】以红瓤核桃RW-1和普通核桃中林1号不同发育期的种皮为材料,根据qRT-PCR结果,筛选并克隆JrCHS4基因;克隆2种核桃JrCHS4的启动子序列,通过GUS染色和GUS蛋白定量分析启动子活性差异;通过酵母单杂交(Y1H)和双荧光素酶检测试验(LUC)验证上游bHLH转录因子对JrCHS4启动子的调控作用;通过农杆菌介导将JrCHS4瞬时转化烟草叶片,观察叶片颜色及花青苷含量的变化。【结果】花后60、120 d时仅JrCHS4在红瓤核桃种皮中的表达量显著高于普通核桃种皮且表达量差异最大,分别约为66.04、11970.93倍,花后90 d时除JrCHS4在2种核桃种皮中的表达量基本相同外,其他3个JrCHSs在红瓤核桃种皮中的表达量均显著低于普通核桃种皮,推测JrCHS4可能是红瓤核桃种皮花青苷合成的关键基因。GW-JrCHS4启动子与RW-JrCHS4启动子具有98.50%的同源性,含有许多响应激素如脱落酸、乙烯、赤霉素以及与逆境胁迫相关的顺式作用元件,与GW-JrCHS4启动子相比,RW-JrCHS4启动子缺失了1个MYB结合位点MYB1AT,插入了1个bHLH结合位点MYCCONSENSUSAT。GUS染色结果表明,RW-JrCHS4启动子诱导产生的蓝色深于GW-JrCHS4启动子诱导产生的蓝色;经GUS蛋白定量检测,RW-JrCHS4启动子活性显著高于GW-JrCHS4启动子活性,约是GW-JrCHS4启动子活性的1.17倍。酵母单杂交试验结果表明,JrbHLHA2可以特异性结合JrCHS4启动子;经LUC试验进一步验证,JrbHLHA2能够显著激活JrCHS4启动子的活性,其LUC/REN比值约是对照的2.45倍。瞬时转化JrCHS4的烟草叶片绿色变浅呈现轻微的红色,总花青苷含量得到了显著提高,约是对照的1.09倍,表明JrCHS4能够促进花青苷的生物合成与积累。【结论】红瓤核桃JrbHLHA2转录因子靶向查尔酮合成酶基因JrCHS4是调控红瓤核桃种皮花青苷合成的关键因素。

高温响应基因MdMYB308抑制苹果花青苷合成

高温抑制苹果花青苷合成,从而影响果实的着色。本研究发现高温条件下,MdMYB308基因的表达被强烈诱导。通过亚细胞定位实验,发现MdMYB308定位在细胞核中。为了研究MdMYB308的功能,我们利用过表达和CRISPR/Cas9基因编辑技术对其进行了探究。结果显示,MdMYB308抑制了苹果花青苷结构基因的表达和花青苷合成,MdMYB308在高温抑制苹果花青苷合成中起到了重要的作用,在耐高温红色苹果育种中具有重要的应用潜力。

紫薯低糖凝固型酸乳的研制及花青苷稳定性研究

以漯紫薯4号和生牛乳为主要原料,木糖醇为甜味剂,在配方优化的基础上,研制出具有营养保健功能的凝固型紫薯低糖酸乳。通过单因素试验和正交试验优化,确定了紫薯低糖凝固型酸乳的最佳配方,即生牛乳添加量82%,发酵剂添加量0.8%,紫薯浆添加量8%(紫薯浆料液比2∶3),木糖醇添加量4.5%,发酵温度42℃,发酵时间4 h。在此工艺条件下制得的紫薯低糖凝固型酸乳呈淡紫色,风味独特、营养丰富、花青苷稳定性好,是一款适合大众口味的风味保健酸乳。

浆果类水果中花青苷高效液相色谱测定方法的建立

建立了高效液相色谱法测定浆果类水果中矮牵牛素-3-O-葡萄糖苷等16种花青苷的方法。浆果类水果中的花青苷经盐酸甲醇溶液振荡提取,C18色谱柱分离,二极管阵列检测器检测,以保留时间定性,外标法定量。结果表明,花青苷在0.5~50 mg/L(矮牵牛素-3-O-葡萄糖苷和芍药素-3-O-葡萄糖苷)和0.5~100 mg/L(其余14种花青苷)范围内,线性关系良好,相关系数(R^(2))>0.99;方法检出限为0.05~0.20 mg/kg,方法定量限为0.15~0.60 mg/kg;实验室内相对标准偏差<10%(n=5),实验室间相对标准偏差<15%(n=3)。该方法操作简便、结果稳定、灵敏度和精密度高,可用于浆果类水果中矮牵牛素-3-O-葡萄糖苷等16种花青苷的检测。

‘紫枝’玫瑰(Rosa rugosa ‘Zi zhi’)开花过程花青素相关化合物及代谢途径分析

【目的】分析‘紫枝’玫瑰5个开花时期花瓣中的花青苷、类黄酮苷和类胡萝卜素的种类和含量,推定‘紫枝’玫瑰花的花青苷代谢途径,为探讨玫瑰花色的呈色机理和花色育种提供参考。【方法】以‘紫枝’玫瑰不同开花时期的花瓣为试材,用高效液相色谱(HPLC)和超高效液相色质联用分析法(UPLC-DAD-Q-TOF-MS)对其花青苷、类黄酮苷和类萝卜素进行结构推定和定量分析,结合化学反应过程推测‘紫枝’玫瑰花青苷代谢途径。【结果】在‘紫枝’玫瑰中鉴定出8种花青苷、16种类黄酮苷和β-胡萝卜素,没有检测到叶黄素;花青苷主要以芍药素、飞燕草素、矢车菊素和天竺葵素的双糖苷为主,四类花青苷都在花蕾期和初开期相对含量最高;检测到芍药苷的两种甲基化衍生物,没有发现飞燕草苷的甲基化衍生物;类黄酮苷以槲皮素和山萘酚的糖苷化、酰基化和甲基化的衍生物为主。定量分析显示,芍药苷和飞燕草苷占‘紫枝’玫瑰总花青苷含量的90%以上;芍药苷含量在‘紫枝’玫瑰开花过程中随花色变浅而降低,飞燕草苷在开花过程含量变化不大;芍药苷和飞燕草苷的比例(Pn/Dp)随花色变浅而降低。【结论】‘紫枝’玫瑰花中含有芍药素、飞燕草素、矢车菊素和天竺葵素,这四类花青素在半开期之前完成全部积累,盛开期后只降解不合成。芍药素是形成‘紫枝’玫瑰花色的主要成分。‘紫枝’玫瑰的花青苷代谢途径中,甲基酶(Rr AOMT)的催化作用有底物特异性。

桑椹花青苷生物合成研究进展

桑椹是集营养、保健、药用于一体的浆果类果实,味美清甜,富含花青苷,是重要的天然色素提取原材料。花青苷具有抗氧化、延缓衰老、抗炎症等保健功效。本文总结了近年来国内外学者在桑椹花青苷种类鉴定、生物合成结构基因及转录调控基因的挖掘情况,以及影响桑椹花青苷合成的内、外因素方面取得的进展,以期为桑椹花青苷生物合成机制解析相关研究提供参考。

PH示差法和高效液相色谱法测定多种富含花青素植物中总花青苷含量的对比研究

本研究选取山楂、越橘、黑米、蔓越橘、黑豆、黑枸杞、玫瑰茄、蓝莓,采用PH示差法(PD)和HPLC法进行花青苷含量检测。在对比研究之前,按照AOAC方法验证指南对HPLC法和PH示差法进行了验证。在HPLC方法中,样品在535nm处分离检测。通过保留时间和紫外光谱对HPLC峰进行了确认,利用矢车菊素-3-葡萄糖苷外标曲线计算总花色苷(TA)含量,以矢车菊素-3-葡萄糖苷当量(CGE)表示。在PH示差法中,样品在水、乙醇、盐酸溶液(39:60:1)中提取制备。分别在PH1.0和PH4.5溶液中于515nm处测定样品的吸光度。通过2个PH水平下吸光度的差值和相同条件下矢车菊素-3-葡萄糖苷标准溶液的校正曲线计算总花色苷的浓度。

蓝锭果(Lonicera caerulea)中的花青素色素的研究

本研究从蓝果忍冬（LoniceraCaerulea）的果实中分离出红色素纯组分，通过层林、水解、光谱、高效液相色谱、核磁共振等方法的研究，鉴定红色素花青素的主要组分是花青定-3-葡萄糖，其他少量成份是花青定-3，5-双葡萄糖、花青定-3-芸香糖、花青定-3-龙胆二糖、芍药定-3-葡萄糖。

荔枝果皮花青苷合成与相关酶的关系研究

以‘妃子笑’荔枝为试材,研究果实成熟过程中,果皮中花青苷含量及其生物合成相关的苯丙氨酸解氨酶(PAL)、查儿酮异构酶(CHI)、二氢黄酮醇还原酶(DFR)和类黄酮糖基转移酶(UFGT)的酶活性变化,同时研究套袋和生长调节剂对花青苷合成和相关酶活性的影响。结果表明,在4种酶中只有UFGT活性与荔枝果皮花青苷合成关系密切。UFGT活性的变化与花青苷含量的变化趋势吻合;随着‘妃子笑’果皮中UFGT活性的增加,花青苷含量上升;套袋处理抑制UFGT活性的同时也抑制花青苷的合成,除袋后UFGT活性和花青苷含量都迅速增加;6-BA处理抑制UFGT酶活性的同时也抑制花青苷合成,ABA和茉莉酸处理提高了UFGT酶活性的同时也促进了花青苷的合成。

草莓果实成熟期花青苷、酚类物质和类黄酮含量的变化

以春星和全明星为试材,研究了不同成熟度草莓果实酚类物质、类黄酮及花青苷的动态变化。结果表明,随着果实的成熟,酚类物质和类黄酮在绿熟期有较高的含量,之后随着果实的成熟先下降,至紫红期又开始大量积累;花青苷含量随着果实的成熟逐渐增加,紫红期达最大值;低温贮藏的草莓果实酚类物质、类黄酮含量首先下降,之后随着贮藏天数的增加而不断上升;花青苷含量逐渐增加,但增加的趋势比较缓慢。

桃果实中花青苷的提取、检测及应用

采用0.05%盐酸-甲醇提取液4℃浸取组织24h,可以高效提取桃果实果皮中的花青苷,方法回收率可达94.37%;采用梯度洗脱HPLC法,可以对花青苷进行定性、定量分析,该体系检测限(S/N=3)为0.2μg/g,RSD(n=5)为2.94%,峰面积与浓度在0.0625～0.2500mg/mL范围内线性关系达到极显著水平(r=0.997)。方法简便易行,可用于桃果实等材料的花青苷水平变化分析。

甘薯花青苷色素的抗氧化活性及抑肿瘤作用研究

目的:为在食品中应用甘薯花青苷色素(SPAC),研究其抗氧化活性及抑肿瘤作用。方法:采用体外实验测定SPAC清除??O2和?OH及抑制丙二醛(MDA)生成的能力。测定SPAC对小鼠血清及皮肤超氧化物歧化酶(SOD)活性、抑制S180生长和血谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性与MDA生成的作用。结果:在体外实验中SPAC能清除??O2和?OH,与同浓度VC相比,清除率分别提高30.63%和20.57%;小鼠灌胃SPAC后的血清和皮肤细胞中SOD活力分别提高27.30%和13.50%;SPAC对小鼠肉瘤S180有抑制作用,最高抑瘤率达到43.12%;与对照组相比,在用SPAC的抑瘤组小鼠血清中GSH-Px和SOD活性明显提高,MDA降低。结论:SPAC具有抗氧化及抑肿瘤作用,在食品和化妆品中有开发潜力。

不同颜色果袋对葡萄花青苷合成的调控

【目的】探明不同颜色果袋引起的光质差异对葡萄花青苷合成的影响,为葡萄专用果袋的研发提供理论依据。【方法】以5年生‘贝达’砧‘巨峰’葡萄为试材,于坐果后30 d分别套红色、绿色、蓝色和白色纸质果袋,以不套袋为对照,每8 d采样一次,直至果实成熟。利用光纤光谱仪分析不同纸袋的透射光谱,高效液相法测定果实发育过程中果皮花青苷含量变化,同时利用荧光定量PCR技术分析花青苷合成途径结构基因Vv CHS、VvLDOX、VvUFGT和调控基因VvmybA1以及光信号转录因子VvHY5的表达差异。【结果】红色纸袋、绿色纸袋和蓝色纸袋分别在红光、绿光和蓝光波段具有选择透过性,白色纸袋对光质的透过性没有选择性。不同颜色果袋对葡萄花青苷合成具有显著性影响,红色纸袋、绿色纸袋和蓝色纸袋处理明显推迟了葡萄的转色期,并延缓了花青苷的积累,但到果实完熟期,花青苷含量表现为蓝色纸袋>白色纸袋>对照>绿色纸袋>红色纸袋。基因表达分析表明,VvMYBA1、VvCHS、VvLDOX和VvUFGT表达量均表现为先升高后下降,与花青苷积累规律相一致;不同颜色果袋均延缓了花青苷合成调控基因VvMYBA1和结构基因VvCHS、VvLDOX、VvUFGT表达量在果实发育早期的升高和后期的下降,在表达高峰到来前,总体表现为对照和套白色纸袋表达量较高,其次是套蓝色纸袋,套绿色纸袋和套红色纸袋表达量较低;表达高峰之后总体表现为套蓝色纸袋和套白色纸袋表达量较高,其次是套绿色纸袋和套红色纸袋,对照表达量最低。VvHY5在果实成熟过程中在花青苷快速积累期和果实成熟后期有两次表达高峰,与花青苷的积累规律和合成调控基因VvMYBA1的表达规律基本一致,不同颜色果袋对VvHY5的诱导效应不同,蓝色纸袋诱导能力最强,红色纸袋效果最差。【结论】蓝色纸袋有利于葡萄花青苷合成,红色纸袋效果较差。不同颜色果袋对果实花青苷积累的调控可能是通过影响光信号转录因子VvHY5的表达,进而调控花青苷合成调控基因VvMYBA1和结构基因VvCHS、VvLDOX、VvUFGT等的表达,影响葡萄果皮花青苷的合成。

响应面法优化紫山药花青苷提取工艺及其抗氧化活性

以紫山药为实验材料,以酸性乙醇为提取溶剂,通过Box-Behnken响应面法及Design-Expert 8.0.6分析软件建立二次多项式数学模型,优化紫山药花青苷的提取工艺。同时,对紫山药花青苷清除·OH和O2-·的能力进行分析研究。结果表明,5种单因素对花青苷得率影响大小的顺序为盐酸质量分数>提取时间>乙醇体积分数>液料比>提取温度,紫山药花青苷最佳提取工艺参数为提取温度80℃、提取时间3.5 h、液料比25∶1(m L/g)、乙醇体积分数70%、盐酸质量分数18‰。在上述最佳条件下,紫山药花青苷平均得率达到4.966 mg/g,相对标准偏差为0.29%,与数学模型理论得率的相对误差小于1.0%。抗氧化实验结果表明,紫山药花青苷对·OH及O2-·具有较好的清除能力,其抗氧化能力强于VC。

砂梨品种‘满天红’及其芽变品系‘奥冠’花青苷合成与相关酶活性研究

【目的】研究红色砂梨花青苷合成与苯丙氨酸解氨酶(PAL)和查尔酮异构酶(CHI)活性的关系。【方法】以红色砂梨‘奥冠’及其亲本‘满天红’为试材,研究果实着色过程中果皮中花青苷含量和PAL、CHI酶活性的变化,以及套袋对花青苷合成和相关酶活性的影响。【结果】在果实着色过程中,‘奥冠’花青苷含量高于‘满天红’,两个品种花青苷变化趋势基本一致,呈现先升高后下降的趋势;两品种PAL活性总体变化趋势基本一致,都呈下降趋势,且‘奥冠’PAL酶活性总体低于‘满天红’;并且,两品种CHI酶活性呈现相似的变化趋势,总体呈上升趋势;同时,‘奥冠’CHI酶活性高于‘满天红’;套袋抑制了‘奥冠’CHI酶的活性,也抑制了花青苷的合成,但对PAL酶活性的影响不明显;解袋后CHI酶活性和花青苷含量迅速上升,均超过了对照。但解袋对‘奥冠’果实PAL酶活性的影响不明显;并且,套袋‘奥冠’花青苷含量在果实成熟时下降。【结论】红色砂梨花青苷含量在果实着色早期上升,接近果实商品成熟期下降。PAL不是红色砂梨花青苷合成的关键酶,CHI与着色期砂梨花青苷含量关系密切。解袋后,‘奥冠’通过提高CHI酶的活性促进花青苷的合成。套袋试验表明:砂梨花青苷果实成熟时的降解不单是由光诱发的。光是花青苷合成的必需因素,同时又促进花青苷的降解。

苹果着色期花青苷和糖组分含量变化及关联性

以红色苹果品种‘粉红女士’、‘红星’和绿色品种‘澳洲青苹’及黄色品种‘金冠’为试材,利用高效液相色谱(HPLC)测定不同色泽类型套袋果实除袋后着色过程中花青苷和可溶性糖的种类及含量变化,并分析两者间的相关性。结果表明:果实中花青苷种类存在差异,红色品种着色后果皮中含有矢车菊素-3-半乳糖苷(cy-3-gal)、矢车菊素-3-阿拉伯糖(cy-3-ara)和矢车菊素-3-葡萄糖苷(cy-3-glu),绿色品种和黄色品种着色后果皮中含有cy-3-gal和cy-3-ara。果实中不同种类的花青苷含量差异显著,花青苷cy-3-gal在果皮中含量最高。果实中所含可溶性糖的种类相同,只是含量有所差异。果糖含量最高,蔗糖和葡萄糖次之,UDP-半乳糖和山梨醇含量较低。分析发现,苹果果实着色过程中,花青苷含量变化,尤其是cy-3-gal与蔗糖含量存在极显著的正相关,推测苹果果皮花青苷cy-3-gal代谢可能受蔗糖信号调节。

安哥诺李果皮花青苷与内源激素、酶活性变化规律及其相关性

为了明确李果实花青苷合成的调控因子,以安哥诺李为试材,对果皮花青苷、内源激素和PAL、PPO活性的变化以及内源激素、酶活性与花青苷的相关性进行研究。结果表明,果皮花青苷含量在发育前期含量很低,发育后期含量迅速升高,呈上升趋势;果皮中ABA、乙烯、ZT含量和PPO活性与花青苷的变化趋势相同,乙烯释放量与花青苷呈极显著正相关关系r=0．8885**,ABA和ZT含量与花青苷呈显著正相关关系r=0．7159*和r=0．7476*,PPO活性未达显著水平;果皮中IAA、GA3含量和PAL活性变化在发育前期含量较高,在发育后期含量较低,果实发育过程中IAA、GA3含量呈逐渐下降趋势,与花青苷呈显著负相关关系r=-0．7039*和r=-0．8238*,PAL活性未达显著水平。