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不同颜色三色苋叶片的色素含量与抗氧化能力

湖南农业大学学报(自然科学版) 2024年

作者：罗阳周涛卢蕊于博洋向佐湘胡龙兴徐倩湖南农业大学农学院黄三角农高区院士工作站国家盐碱地综合利用技术创新中心

为明确不同颜色三色苋(Amaranthus tricolor L.)叶片的叶色参数、色素含量与抗氧化能力之间的关系，以7种彩叶三色苋为试验材料，按照不同颜色分为13个叶片组织，测定其叶色参数、色素含量、生物活性物质含量及抗氧化能力指标，并进行... 详细信息

为明确不同颜色三色苋(Amaranthus tricolor L.)叶片的叶色参数、色素含量与抗氧化能力之间的关系，以7种彩叶三色苋为试验材料，按照不同颜色分为13个叶片组织，测定其叶色参数、色素含量、生物活性物质含量及抗氧化能力指标，并进行相关性分析和隶属函数分析。结果表明：13个叶片组织的叶色参数、色素含量、生物活性物质含量和抗氧化能力存在明显差异；不同叶片组织的L*为27.78～82.22，a*为–21.93～53.14，b*为1.00～60.33，c*为3.10～69.06；绿色和紫色叶片的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、类胡萝卜素含量显著高于黄色、红色组织的；红色和紫色叶片组织中甜菜色素、总黄酮和总多酚含量显著高于黄色和绿色叶片的；a*、甜菜色素、总黄酮和总多酚含量与抗氧化能力指标呈极显著正相关；不同颜色三色苋叶片的抗氧化能力从高到低依次为紫色、红色、绿色、黄色。

关键词：三色苋叶色参数光合色素甜菜色素抗氧化能力

‘大红’和‘无刺黄龙’火龙果不同发育阶段果实甜菜色素组分及含量差异分析

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热带作物学报 2023年

作者：胡莺菊何云李洪立洪青梅濮文辉李琼胡文斌中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所海南大学园艺学院

为探究‘大红’和‘无刺黄龙’火龙果果实色泽差异的形成机理，以‘大红’和‘无刺黄龙’火龙果坐果后13d、16d、19d、22d、25d和28d 6个不同发育阶段果实为材料，测定不同部位（果肉、果皮、萼片）的色泽参数、甜菜色素总含量、组分和... 详细信息

为探究‘大红’和‘无刺黄龙’火龙果果实色泽差异的形成机理，以‘大红’和‘无刺黄龙’火龙果坐果后13d、16d、19d、22d、25d和28d 6个不同发育阶段果实为材料，测定不同部位（果肉、果皮、萼片）的色泽参数、甜菜色素总含量、组分和相对含量变化，并对结果进行相关性和主成分分析。结果表明，‘大红’果肉a*值坐果后16d逐渐增加呈现红色；果皮与萼片a*值坐果后19d前为负值，19d-28d为正且呈上升趋势，b*值坐果后22d显著增加而后下降，表现为由绿色先转为红黄色而后转为红色。‘无刺黄龙’果皮与萼片a*值在25d前为负值，28d绝对值趋近于0，b* 值坐果后13d-19d呈平稳趋势，而后显著上升，表现为由绿色转为黄色。‘大红’共检测到11种甜菜色素组分，以甜菜苷含量最高；总含量逐渐增加，28d增加显著。‘无刺黄龙’共检测到6种甜菜色素组分，以亮氨酸-甜菜黄素含量最高，果肉仅含甜菜苷配基和酪氨酸；果肉甜菜色素总含量差异不显著，果皮与萼片逐渐增加。两个品种间仅有甜菜苷配基1种共有组分。通过相关性分析可得，‘大红’三个部位的a*值与甜菜色素总含量呈显著正相关，与甜菜苷的含量呈极显著性正相关。‘无刺黄龙’果皮、萼片的b*值与甜菜色素总含量和亮氨酸-甜菜黄素的含量均呈显著正相关，果肉甜菜色素总含量与a*、b*、L*值的相关性均未达显著水平。对两个品种的甜菜色素组分进行主成分分析，‘大红’提取了4个主成分，累积方差贡献率达79.23%；第1主成分甜菜红素类贡献率为34.30%，主要综合了甜菜苷、丙二酰甜菜苷等组分；第2主成分甜菜红素及代谢物综合类贡献率为21.35%，主要综合了2，17-Decarboxyphyllocactin、甜菜醛氨酸等。‘无刺黄龙’提取了2个主成分，累计率达84.21%；第1主成分甜菜黄素类贡献率为61.71%，主要综合了亮氨酸-甜菜黄素、酪氨酸-甜菜黄素等组分，这为火龙果色泽的评价和育种提供了新的思路。综上所述，‘大红’火龙果和‘无刺黄龙’果皮与萼片随着甜菜色素的增加逐渐转色；‘无刺黄龙’果肉仅含甜菜色素代谢物，未发生转色；结合相关性和主成分分析，进一步推测，‘大红’果实的红色主要由甜菜苷、丙二酰甜菜苷、2，17-Decarboxyphyllocactin贡献，‘无刺黄龙’果皮与萼片的黄色主要由亮氨酸-甜菜黄素贡献，这为火龙果色泽的评价提供了新的思路。本研究阐述了火龙果果实色泽差异的形成机理，为探究火龙果果实的着色机制、色泽的评价及甜菜色素的开发利用奠定了理论基础。

关键词：火龙果色泽甜菜色素组分相关性分析主成分分析

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植物花青素和甜菜色素互斥机理研究进展

植物遗传资源学报 2023年第6期24卷 1515-1526页

作者：黎洁李霆格王童欣王健热带特色林木花卉遗传与种质创新教育部重点实验室/海南省热带特色花木资源生物学重点实验室/海南大学林学院海口570228

花青素和甜菜色素同为植物水溶性天然色素,在植物中分布和功能相似。前者为苯丙氨酸衍生色素,后者为酪氨酸衍生色素,含有生色团甜菜醛氨酸。花青素在植物中分布广泛,但在石竹目植物中,甜菜色素已经取代了花青素。值得注意的是,从未在同... 详细信息

花青素和甜菜色素同为植物水溶性天然色素,在植物中分布和功能相似。前者为苯丙氨酸衍生色素,后者为酪氨酸衍生色素,含有生色团甜菜醛氨酸。花青素在植物中分布广泛,但在石竹目植物中,甜菜色素已经取代了花青素。值得注意的是,从未在同一植物中同时发现花青素和甜菜色素,这种互斥现象可能是由进化中的偶然导致,也可能是因为两种色素共存会对植物的生存造成问题,这一问题一直未解。本文综述了花青素和甜菜色素的概况、生物合成途径及其调控、人工诱导两种色素共存的案例,以及两者互斥的可能原因等研究进展。此外,还讨论了两种色素互斥的可能机制、未来可以开展的研究方向以及在分子育种等各方面的潜在应用价值。本文旨在通过对前人研究的综述及展望,更好地理解花青素和甜菜色素之间的关系,揭示它们存在互斥的原因,并为相关领域的研究和应用提供新的思路和方法。

关键词：花青素甜菜色素互斥生物合成途径人工诱导

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植物中甜菜色素的研究进展

西北植物学报 2023年第12期43卷 2149-2160页

作者：黄晨张威任红旭中国科学院西北生态环境资源研究院沙漠与沙漠化重点实验室兰州730000 中国科学院植物研究所北方资源植物重点实验室北京100093 中国科学院大学资源与环境学院北京100049 国家植物园北京100093 中国科学院大学现代农业科学学院北京100049

甜菜色素是一类水溶性含氮色素,与花青素在功能和器官分布上具有很多相似性。文章综述了国内外在甜菜色素研究中的相关进展,以期为更好地理解甜菜色素的生物合成机制及进一步开发利用提供参考依据。甜菜色素主要存在于石竹目植物中,分... 详细信息

甜菜色素是一类水溶性含氮色素,与花青素在功能和器官分布上具有很多相似性。文章综述了国内外在甜菜色素研究中的相关进展,以期为更好地理解甜菜色素的生物合成机制及进一步开发利用提供参考依据。甜菜色素主要存在于石竹目植物中,分为甜菜红素和甜菜黄素,它不仅具有吸引昆虫授粉的作用,还可作为一种重要的渗透调节物质和非酶促抗氧化剂帮助植物抵抗逆境,维持植物体内正常的生理活动。甜菜色素生物合成途径独特,具有重要的医疗保健价值,目前已被广泛应用于食品、药物和化妆品中。文章从理化性质、合成代谢调控、生物学功能和应用价值等方面对甜菜色素进行了介绍,重点阐述了近年来在甜菜色素和花青素的关系以及光对甜菜色素生物合成影响方面的研究进展。

关键词：甜菜色素花青素生物合成光照

2A肽介导的甜菜色素多基因表达载体构建及原核表达分析

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分子植物育种 2022年第4期20卷 1184-1190页

作者：付瑛格李霆格潘庆龙谷佳史佑海周扬赵莹王健海南大学林学院热带特色林木花卉遗传与种质创新教育部重点实验室海南省热带特色花木资源生物学重点实验室海口570228 海南大学园艺学院海口570228

目前,自然界中未发现同时含有花青素和甜菜色素的植物,如能将甜菜色素导入到含花青素的植物中,则可能培育出全新植物品种。本研究以红甜菜(Beta vulgaris L.var.cicla L.)为植物材料,克隆甜菜色素合成途径中BvDODA1和BvCYP76AD1两个关... 详细信息

目前,自然界中未发现同时含有花青素和甜菜色素的植物,如能将甜菜色素导入到含花青素的植物中,则可能培育出全新植物品种。本研究以红甜菜(Beta vulgaris L.var.cicla L.)为植物材料,克隆甜菜色素合成途径中BvDODA1和BvCYP76AD1两个关键基因,利用重叠PCR(splicing by overlap extension PCR,SOEPCR)技术将这两个基因通过FMDV(Foot and mouth disease virus)2A肽串联得到融合基因,命名为DAC,并在大肠杆菌中进行了表达分析验证。结果表明,BvDODA1基因可在大肠杆菌中正常表达发挥功能,而BvCYP76AD1基因在大肠杆菌中未能正常发挥功能。本研究结果为后期甜菜色素融合基因转化花青素植株、培育新品种以及利用微生物发酵生产甜菜色素提供了理论依据。

关键词：甜菜色素 2A肽 SOE-PCR 原核表达

温度对苋菜幼苗中甜菜色素含量及其相关基因表达的影响

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应用与环境生物学报 2020年第6期26卷 1484-1489页

作者：赵春丽陈家兰王乐陈何郑友峰肖昉赖钟雄刘生财福建农林大学园艺植物生物工程研究所福州350002

温度是影响植物生长发育的重要环境因子,为探究温度对苋菜幼苗生长发育及甜菜色素合成的影响,以‘大红’苋菜7 d幼苗为试验材料,分析不同温度、不同时间处理下苋菜幼苗形态、甜菜色素含量和甜菜色素合成相关基因表达量的差异.结果显示:... 详细信息

温度是影响植物生长发育的重要环境因子,为探究温度对苋菜幼苗生长发育及甜菜色素合成的影响,以‘大红’苋菜7 d幼苗为试验材料,分析不同温度、不同时间处理下苋菜幼苗形态、甜菜色素含量和甜菜色素合成相关基因表达量的差异.结果显示:(1)形态观察发现,高温(35℃、40℃)和低温(15℃、20℃)都会使苋菜幼苗生长势变弱、植株红色变淡,且处理时间越久变化程度越明显,其最适温度范围在25-30℃之间.(2)甜菜色素含量测定结果发现,随着温度的升高,甜菜色素含量呈现先上升后下降的趋势,且处理时间越久变化趋势越明显,25℃时甜菜色素含量最高,但30℃和25℃之间没有显著差异.(3)qPCR分析发现,随着温度的升高,AtGAI、AmMYB1、AmCYP76AD1、AmaDODA基因相对表达量大致都呈现先上升后下降的趋势,且处理时间越久变化趋势越明显.上述结果表明苋菜幼苗生长及甜菜色素合成的最适温度范围为25-30℃,且温度可能通过调控AtGAI基因的表达来调控AmMYB1基因和甜菜色素合成基因AmCYP76AD1、AmaDODA的表达,进而影响苋菜幼苗生长发育及甜菜色素合成,结果可为苋菜栽培中的环境调控提供理论参考.

关键词：温度苋菜甜菜色素基因表达

三色(Bougainvillea peruviana ‘Thimma’)在转录水平的甜菜色素和类黄酮积累比较（英文）

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植物研究 2017年第2期37卷 249-258页

作者：徐夙侠黄青云林春松黄一锦胡欧福建省亚热带植物研究所植物生理与生化重点实验室厦门361006 厦门大学附属医院厦门361003

Bougainvillea peruviana‘Thimma’属于三角梅属,该属植物积累甜菜色素而不是像绝大多数高等植物一样积累花青素。该材料特征同株出现3种颜色:白色、洋红色和白/洋红相间。本研究首次使用3种花色特征的花序(红色Yp、混合色的Ym、白色Yw... 详细信息

Bougainvillea peruviana‘Thimma’属于三角梅属,该属植物积累甜菜色素而不是像绝大多数高等植物一样积累花青素。该材料特征同株出现3种颜色:白色、洋红色和白/洋红相间。本研究首次使用3种花色特征的花序(红色Yp、混合色的Ym、白色Yw)作为研究材料进行高通量测序。并通过real-time PCR方法对探测到的花色代谢基因进行验证。共获得平均长度为616 bp的73 325条基因。3种材料的差异显示基因(DEGs)中有327个被注释到甜菜色素合成基因,308个被注释到类黄酮合成基因,466个被注释到花青素合成基因。我们选出8个基因:4个甜菜色素合成基因(PPO,CYP76AD1,c DOPA-5-GT,DODA)和4个花青素合成基因(FLS,DFR,LDOX,3-GT)进行验证。其中,4个甜菜色素合成基因在3种花色材料中的表达较好的正相关于甜菜色素含量。花青素合成途径末端的3个基因(DFR,LDOX,3-GT)在B.peruviana中首次被验证。real-time PCR的验证结果很好的吻合转录组测序的结果。同时,B.peruviana也提供了一个很好的三角梅属植物的生理、生化和分子生物学研究的工具,有效的摒除其他生物学干扰。

关键词： Bougainvillea peruviana 转录组 Real-TimePCR 甜菜色素类黄酮

光质对苋菜愈伤组织生长及甜菜色素和类胡萝卜素合成的影响

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河南农业科学 2018年第9期47卷 114-119页

作者：张媛媛张心雨张毛毛梁珥潘君飞刘生财福建农林大学园艺学院福建福州350002 福建农林大学园艺植物生物工程研究所福建福州350002

为探究光质对苋菜愈伤组织中甜菜色素及类胡萝卜素合成的影响,研究蓝光、白光、绿光、红光、远红光、黑暗对苋菜愈伤组织生长状态及类胡萝卜素和甜菜色素含量的影响,并将苋菜愈伤组织中类胡萝卜素提取条件进行优化。结果表明,只有蓝光... 详细信息

为探究光质对苋菜愈伤组织中甜菜色素及类胡萝卜素合成的影响,研究蓝光、白光、绿光、红光、远红光、黑暗对苋菜愈伤组织生长状态及类胡萝卜素和甜菜色素含量的影响,并将苋菜愈伤组织中类胡萝卜素提取条件进行优化。结果表明,只有蓝光和白光可以诱导分化出红色愈伤组织,其他光质下苋菜愈伤组织呈黄色或白色;与黑暗相比,蓝光最有利于苋菜愈伤组织中甜菜色素、类胡萝卜素的合成,白光次之,其他光质无法合成甜菜色素;筛选出类胡萝卜素最佳提取条件是:采用丙酮与石油醚比为1∶1混合提取液,苋菜愈伤组织与提取液比为1∶100,提取时间8 h。

关键词：苋菜愈伤组织光质甜菜色素类胡萝卜素

红蓝复合光对苋菜幼苗甜菜色素合成及Cryptochrome基因表达的影响

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红蓝复合光对苋菜幼苗甜菜色素合成及Cryptochrome基因表达的影响

作者：王晓福建农林大学

学位级别：硕士

苋菜（Amaranthus tricolor L.）是石竹目苋科苋属一年生草本植物,抗逆性强,具有重要的营养价值和保健功能,其茎叶中富含甜菜色素,也是提取和研究甜菜红素的重要资源。甜菜色素主要分布在部分石竹目（Caryophyllales）植物中,分为甜菜... 详细信息

苋菜（Amaranthus tricolor L.）是石竹目苋科苋属一年生草本植物,抗逆性强,具有重要的营养价值和保健功能,其茎叶中富含甜菜色素,也是提取和研究甜菜红素的重要资源。甜菜色素主要分布在部分石竹目（Caryophyllales）植物中,分为甜菜红色素和甜菜黄色素两大类。光照是影响甜菜色素积累最大的环境因子之一,尤其是蓝光。隐花色素（Cryptochrome）作为蓝光受体,包括CRY1（Cryptochrome 1）、CRY2（Cryptochrome 2）和CRY-Dash（Cryptochrome DASH）3种类型,参与植物种子萌发中去黄化、光周期诱导开花、次生代谢产物合成和调节昼夜节律。因此,本研究以苋菜为材料,研究不同蓝光强度和红蓝配比复合光对幼苗中甜菜色素含量、酶活性的影响,根据苋菜转录组数据库筛选并克隆了苋菜Am CRY1和Am CRY2基因2个成员c DNA全长序列,利用q PCR分析Am CRY1和Am CRY2基因及甜菜色素合成关键基因相对表达水平,为进一步研究苋菜Am CRY1和Am CRY2基因功能及蓝光与红蓝复合光调控甜菜色素代谢机制提供参考,也为将来利用光质调控植物生长提供理论依据。主要研究结果如下:1.不同蓝光强度对苋菜幼苗生长及甜菜色素含量的影响观察不同蓝光强度处理7天的苋菜幼苗形态发现,黑暗处理的幼苗胚轴明显伸长,颜色为白色;子叶没有展平,而且颜色呈黄绿色。随着蓝光强度增强,苋菜幼苗的子叶和和胚轴颜色逐渐变红,并且长出了真叶。以黑暗处理作对照,随着蓝光光强的增加,苋菜幼苗中的甜菜红素和甜菜黄素都有所增加。苋菜幼苗叶片在60%光强时甜菜红素含量最高,40%光强时甜菜黄素含量最高;苋菜幼苗茎在80%光强时甜菜红素含量最高,100%光强时甜菜黄素含量最高。总体来说,强光有利于苋菜幼苗中甜菜色素的累积。2.不同红蓝配比复合光对苋菜幼苗生长及生理指标的影响将在黑暗条件下培养5天的苋菜幼苗,放置于不同红蓝配比复合光下,在处理0.5 h、1 h和2 h时,苋菜苗的株高、茎叶颜色无明显差异,在48 h时茎呈现桃红色。同一时间点,当复合光中蓝光占比大时,幼苗的茎叶颜色明显偏红,48 h组红色随蓝光比例下降而减弱。48 h处理分析发现,随复合光中红光比例增加,蓝光比例减小,甜菜红素含量呈先上升后下降的趋势。在R/B=2/8光照处理下48 h时甜菜红素含量最高,为0.058 mg/g,是黑暗处理的5.5倍。研究还发现随着红光比例的增加,POD、SOD活性呈先升高后降低的趋势,红蓝复合光光照处理的样品POD活性和SOD活性均高于黑暗处理的样品。R/B=4/6光照处理下POD活性最高,为6420U/g,约是黑暗处理下的5.8倍。R/B=6/4光照处理下SOD活性最高,为241.75 U/g,约是黑暗处理下的4.6倍。3.苋菜Am CRY1和Am CRY2基因克隆及生物信息学分析应用RT-PCR结合RACE技术,从‘全红’苋菜中克隆到2条CRY基因c DNA全长序列,命名为Am CRY1（登录号为MK838767）和Am CRY2（登录号为MK838768）。Am CRY1基因开放阅读框为1734bp,可编码577个氨基酸。Am CRY2基因开放阅读框为1935 bp,可编码644个氨基酸。生物信息学分析表明,Am CRY1和Am CRY2的N端均具有一个PHR结构域,包含一个FAD binding 7结构域;Am CRY1的C端有一个Cryptochrome C结构域,而Am CRY2蛋白几乎没有C端延伸;Am CRY1和Am CRY2亚细胞定位于细胞核。密码子偏好性分析显示,Am CRY1和Am CRY2的ENc值均偏大,密码子偏性不强,这表明在编码氨基酸时苋菜Am CRY1和Am CRY2基因中的密码子出现的频率比较一致,偏好使用以A/T结尾的密码子。UGC是编码苋菜Am CRY1蛋白质中半胱氨酸的偏好密码子。UCA和UCU是编码苋菜Am CRY2蛋白质中丝氨酸的偏好密码子。通过邻接法对47个CRY相关基因构建系统进化树发现,Am CRY1和Am CRY2基因聚为一支;使用SPSS 24软件对47个CRY相关基因的RSCU值进行聚类分析发现,不同物种的CRY1基因和CRY2基因各聚为一支。CRY1基因与CRY2基因中性图和ENc-plot分布图分析发现,不同物种中CRY相关基因所表现的密码子差异可能更多的受突变的影响。酵母菌、拟南芥、苋菜、甜菜更适合作为苋菜Am CRY1基因的瞬时表达受体;酵母菌、番茄、甜菜更适合作为苋菜Am CRY2基因的瞬时表达受体。4.不同蓝光强度对苋菜Am CRY1、Am CRY2、Am CYP76AD1和Am DODA相对基因表达影响实时荧光定量PCR分析表明,蓝光光照强度60%时,Am CRY1基因在苋菜幼苗的叶中相对表达量最高;蓝光光照强度100%时,Am CRY1基

关键词：苋菜红蓝复合光甜菜色素 Cryptochrome基因相对表达