植物花青素合成酶ANS基因的研究进展

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植物花青素合成酶ANS基因的研究进展

植物生理学报 Plant Physiology Journal 2016, 52 (6): 817–827 doi: 10.13592/ki.ppj.2016.0162817收稿 2016-04-14 修定 2016-05-28资助贵州省高层次创新型人才培养计划(黔科合人才[2015]4031号)和贵州省研究生教育创新基地建设(黔教研合CXJD 字[2014]001)项目。

* 通讯作者(E-mail: mshzhang@)。

植物花青素合成酶ANS 基因的研究进展李小兰, 张明生*, 吕享贵州大学生命科学学院, 山地植物资源保护与种质创新省部共建教育部重点实验室, 贵阳550025摘要: 花青素合成酶ANS 是植物花青素生物合成途径末端的关键酶, 催化无色花色素转变为有色花青素。

本文通过对ANS 基因结构和功能进行综述, 旨在为更多植物ANS 基因的克隆及功能分析、花青素合成分子调控机制探索、花青素的开发利用等提供参考资料。

关键词: 花青素合成酶; 基因功能; 表达调控; 花青素; 逆境胁迫花青素是植物次生代谢产物, 属于黄酮类水溶性天然色素, 主要以糖苷形式存在于表皮细胞的液泡中, 使植物的花、果实、种皮等器官呈现红、蓝、紫等颜色(顾林等2007; 张彬2011)。

花青素具有多种生理功能, 对植物自身方面, 能吸引昆虫传粉、防止植物受紫外辐射、保护DNA 不受破坏、使细胞分化、抵御低温、防止病害以及使生命过程正常进行等; 对人类健康方面, 具有抗氧化、抗突变、预防心脑血管疾病、保护肝脏、抑制肿瘤细胞发生等多种生理功能(张彬2011)。

无色花青素双加氧酶/花青素合成酶(leucoanthocyanidin dioxygenase/anthocyanidin synthase, LDOX/ANS)是植物花青素生物合成途径末端的关键酶, 催化无色花色素到有色花色素的转变(亓希武等2013; Jaakola 2013; Nakajima 等2001)。

植物花青素生物合成途径相关基因研究进展及其基因工程修饰

植物花青素生物合成途径相关基因研究进展及其基因工程修饰赵德勇【摘要】This paper reviews the advances in research of synthetic genes and regulator genes involved in the anthocyanin biological synthesis process as well as in genetic engineering in regulating the anthocyanin biological synthesis. Anthocyanin biological synthesis process of plants belongs to the secondary metabolic pathway, regulates the expression of key enzymes involved in the pathway, and could hence lead to a reducedor increased yield of target compound. Genetic improvement of plants may be realized through modifying the secondary metabolic process. Anthocyanin accumulation helps the plants to act against the UV Further study on the defense molecular mechanism of the anthocyanin facilitates b with resistance to diseases and adversities. radiation, insects and fungi. reeding of new plant cultivars%对植物花青素生物合成及调控基因的研究进展、基因工程在调控花青素合成途径中的应用进行了综述。

植物花青素生物合成相关基因研究进展_周惠

◆◆2011年第4期辣椒杂志（季刊）引言花青素(Anthocyanidin)，又称为花色素，是一类广泛存在于多种植物中的水溶性天然色素，自然状态下，植物体内的花青素常与各种单糖结合而形成糖苷，称为花色苷(Anthocyanin)。

自然界广泛存在的花色素以紫红色的矢车菊色素(Cyanidin)、砖红色的天竺葵色素(Pelargonidin)及蓝紫色的翠雀素(Delphinidin)为主，并由此再衍生出其他3种花色素，如矮牵牛花色素(Petunidin)及锦葵色素由翠雀素经不同程度的甲基化而来，芍药花色素(Peonidin)则是由矢车菊素经甲基化形成的。

pH 值影响花青素类物质的颜色，pH<7时呈红色，pH 在7~8时呈紫色，pH>11呈蓝色。

花色素为植物体内类黄酮生化合成的产物，而类黄酮化合物对植物体本身具有多种生物学功能，如在植物花色形成、吸引授粉虫媒和种子传播、花粉萌发、防止病原微生物侵染、抵抗紫外线辐射以及植物和微生物互相识别等过程中都发挥着十分重要作用[1-2]。

植物花青素生物合成相关基因研究进展周惠1文锦芬2邓明华1朱海山1*（1云南农业大学园林园艺学院云南昆明650201）（2昆明理工大学现代农业工程学院云南昆明650500）摘要花青素是一种水溶性色素，是构成花瓣和果实颜色的主要色素之一。

它是植物二级代谢产物，具有重要的营养和药用作用。

综述了植物花青素生物合成途径及生物合成途径中关键酶的研究现状和发展趋势,为今后进一步研究花青素提供参考借鉴。

关键词植物；花青素；酶；基因Research Progress in Plant Anthocyanidin Biosynthesis GenesZhou Hui 1Wen Jinfen 2Deng Minghua 1Zhu Haishan 1*(1College of Horticulture and Landscape,Yunnan Agricultural University,Kunming 650201；2Faculty of Modern Agricultural Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming 650500)Abstract Anthocyanidin is a natural plant pigment,one of the important pigments in the petal and fruit color,and a plant secondary metabolism product with important nutritional and medical functions.This paper discusses the biosynthesis pathway of anthocyanidin,some related anthocyanidin synthases and the biochemical functions of anthocyanidin in plants,and reviews the current situation and the future trend of related anthocyanidin researches.Key w ords plant;anthocyanidin;enzyme;gene收稿日期：2011-09-28作者简介：周惠(1988-),女,硕士研究生，E-mail:chuangwaiyumeng@ 通讯作者：朱海山,男,博士,教授,主要从事茄科蔬菜遗传育种研究专题综述◆◆2011年第4期辣椒杂志（季刊）1花青素的生物合成途径植物花青素和类黄酮物质生物合成和降解代谢途径的研究在20世纪80年代至90年代初就较为成熟。

植物花青素合成代谢途径及其分子调控

植物花青素合成代谢途径及其分子调控一、本文概述植物花青素是一类广泛存在于自然界中的天然色素，它们以其丰富的色彩和独特的生物活性，在植物的生长、发育以及适应环境过程中发挥着重要作用。

花青素的合成代谢途径是一个复杂而精细的网络，涉及到多个酶的催化作用和各种调控机制的协同作用。

本文将对植物花青素合成代谢途径及其分子调控进行系统的阐述，旨在深入理解花青素生物合成的分子机制，挖掘其在植物生物学中的应用潜力，为植物遗传改良和农业生产提供理论依据。

本文将详细介绍植物花青素合成代谢途径的基本框架和关键步骤，包括前体物质的合成、花色苷合成酶系的催化作用以及最终产物的形成等。

通过对这些基本过程的分析，我们可以清晰地了解花青素如何从简单的无机物质逐步转化为复杂的有机色素。

本文将深入探讨花青素合成代谢途径中的分子调控机制。

这包括转录水平、翻译水平和翻译后水平等多个层次的调控，涉及多种转录因子、miRNA、激素信号转导通路以及蛋白质相互作用等。

通过对这些调控机制的研究，我们可以揭示花青素合成代谢途径的复杂性和灵活性，了解植物如何根据环境条件的变化调整花青素的合成量和种类。

本文将总结花青素合成代谢途径及其分子调控在植物生物学中的应用前景。

随着对花青素生物合成机制的深入理解，我们可以利用基因工程、代谢工程等现代生物技术手段，对植物进行遗传改良，提高花青素的含量和品质，进而开发出更具营养价值和观赏价值的植物新品种。

花青素作为一种天然色素和生物活性物质，在食品、医药和化妆品等领域也具有广阔的应用前景。

因此，对植物花青素合成代谢途径及其分子调控的研究具有重要的理论和实践意义。

二、植物花青素合成代谢途径植物花青素（Anthocyanins）是一类重要的次生代谢产物，广泛存在于各类植物的花、果实、叶片和茎干中，赋予植物丰富多彩的色泽。

这些色素不仅影响植物的观赏价值，而且在植物应对环境胁迫（如紫外线、低温、干旱等）和防御病虫害方面发挥重要作用。

花青素苷在植物逆境响应中的功能研究进展

花青素苷在植物逆境响应中的功能研究进展一、本文概述随着全球气候变化的加剧，植物面临着越来越多的逆境挑战，如高温、低温、干旱、盐碱等。

为了应对这些逆境，植物发展出了复杂的逆境响应机制。

花青素苷，作为一种重要的次生代谢产物，广泛存在于植物中，尤其在逆境条件下，其合成和积累显著增加。

花青素苷不仅赋予了植物丰富的色彩，更重要的是，它们在植物逆境响应中发挥着重要作用。

本文将对花青素苷在植物逆境响应中的功能研究进展进行全面的概述和深入的探讨，以期为植物逆境生物学和农业生产的可持续发展提供新的视角和启示。

在过去的几十年里，科学家们对花青素苷的生物学功能进行了广泛而深入的研究。

这些研究主要集中在花青素苷的合成途径、调控机制以及其在植物逆境响应中的具体作用等方面。

随着分子生物学、基因编辑和组学技术的发展，人们对花青素苷功能的理解越来越深入，其在植物逆境响应中的重要作用也逐渐被揭示。

本文将从花青素苷的合成和调控机制入手，介绍其生物合成途径中的关键酶和转录因子，以及这些成分如何响应逆境胁迫。

随后，我们将重点综述花青素苷在植物逆境响应中的功能，包括其对植物光合作用、抗氧化系统、激素信号转导等方面的影响。

我们还将讨论花青素苷在提高植物逆境耐受性、促进植物生长和发育等方面的潜在应用价值。

我们将对花青素苷在植物逆境响应中的研究前景进行展望，提出未来可能的研究方向和挑战。

我们相信，随着科学技术的不断进步和人们对植物逆境生物学理解的加深，花青素苷在植物逆境响应中的功能将会被更深入地揭示和应用。

二、花青素苷的合成与调控机制花青素苷，作为一种重要的次生代谢产物，在植物体内发挥着多种功能，尤其是在逆境响应中表现尤为突出。

因此，对花青素苷的合成与调控机制进行深入研究，对于理解其在植物逆境响应中的作用具有重要意义。

花青素苷的合成是一个复杂的过程，涉及多个酶和中间产物的参与。

这一过程大致可分为三个阶段：苯丙氨酸代谢途径、黄酮类化合物合成途径以及花青素苷合成途径。

植物原花青素生物合成及调控研究进展

中国细胞生物学学报 Chinese Journal of Cell Biology2021，43⑴：219-229DOI: 10.11844/cjcb.2021.01.0027植物原花青素生物合成及调控研究进展苏全胜王爽孙玉强梅俊柯丽萍(浙江理工大学生命科学与医药学院，植物基因组与彩色纤维分子改良实验室，杭州310018)摘要原花青素是通过类黄酮途彳圣生成的一类多酚类化合物。

原花青素具有重要的生物学功能，不仅是植物应对生物和非生物胁迫的一种重要防御手段，还能影响植物外观、风味和品质，因此原花青素合成途径一直是作物性状改良的研究热点。

该文主要在模式植物拟南芥研究的基础上，综述了原花青素生物合成研究的最新进展，讨论了原花青素遗传工程应用前景和主要限制因素，旨在为进一步开展原花青素的研究和应用提供参考。

关键词生物合成途径;类黄酮;原花青素;黄烷-3-醇Advances in Biosynthesis and Regulation of Plant ProanthocyanidinsS U Q u an sh en g, W A N G Shuang, S U N Y uqiang, M E I Jun, K E L ipin g(Laboratory o f P lant Genome and Colored Fiber Molecular Improvement, School o f L ife Sciences and Medicine,Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China)Abstract P roan th ocyan id in s are a class o f p o ly p h en o lic com p ou n d s produced through the fla v o n o id pathw ay. P roan th ocyan id in s h ave im portant b io lo g ic a l fun ction s. T h ey act as the d efen se m eans o f b io tic and a b io tic stresses, but a lso affect the plant appearance, flavor and quality. T herefore, the b io sy n th esis o f p roan th ocyan id in s has alw ays b een the research h otsp ot in crop trait im provem ent. T h is article r e v ie w s the latest progress in the research o f p roan th ocyan idins b io sy n th esis on the b asis o f m o d el plant A r a b id o p s is th a lia n a,then d iscu sse the a p p lication p rosp ects w ith m ain lim itin g factors o f proanthocyanidins g en etic en gin eerin g, aim in g to p rovid e a referen ce for further research and ap plication o f proanthocyanidins.Keywords b io sy n th esis pathw ay; flavonoid; proanthocyanidin; flavan-3-ol原花青素(p roanthocyanidin s, P A)又名缩合单宁,是植物中重要的多酚类化合物W。

汉中黑稻花青素合成酶基因克隆及生物信息学分析

汉中黑稻花青素合成酶基因克隆及生物信息学分析尹亚军;张涛;王令;路宏朝;杜伟立【摘要】花青素合成酶(Anthocyanidin Synthase, ANS)是植物花青苷生物合成途径末端的关键酶,催化无色花色素到有色花色素的转变.为研究汉中黑稻的ANS 多样性及起源,采用克隆测序的方法对汉中7种品种黑稻的ANS基因序列进行分析.采用生物信息学方法,对该基因序列进行对比,并构建系统进化树和同源树,对其编码蛋白从基本理化性质、亚细胞定位、跨膜结构域、信号肽、导肽、二级结构和三级结构等方面进行预测和分析.结果表明7种汉中黑稻存在黑稻1、黑稻2两种基因序列,开放阅读框均为1 128 bp,编码375个氨基酸.进化树表明黑稻1和黑稻2与籼稻、粳稻、浦竹仔、小麦等禾本科植物较近的亲缘关系,同源性分析表明黑稻1和黑稻2与籼稻等植物的ANS具有高度的同源性.氨基酸序列比对发现黑稻1和黑稻2仅有326位氨基酸不同.黑稻1的ANS蛋白含有2OG-FeⅡ_Oxy加氧酶的保守结构域.ANS蛋白三级结构预测,发现黑稻1和籼稻存在差异,推测ANS可能是花青苷合成中起重要作用的关键酶.这些结果表明ANS基因是一个古老的基因,可以作为种属鉴定的参考基因,可能是影响黑稻花青苷生物合成的主要基因之一.%Anthocyanidin synthase (ANS) is one of the key enzymesthat catalyzes the biosynthesis that converts leucoanthocyanidin into colored anthocyanidin in plants.To study the diversity and origin of ANS,the ANS genes from 7 varieties of Hanzhong Black Rice were analyzed by PCR cloning and sequencing.Through the bioinformatics, sequences of theANS genes were compared.By constructing the NJ and homology trees, the sequence alignment of ANS protein, basic physical and chemical properties, subcellular localization, transmembrane region, signal peptide,guide peptideas well as the secondary and tertiary structures of ANS protein were studied.The results showed that the ANS genes of theserice varietiescould be divided into two categories, namely, Black Rice1(BR1)and Black Rice 2(BR2).They had a same length on the open reading frame of 1,128 bp encoded 375 amino acids.Their phylogenetic treessuggested that BR1 and BR2 were genetically close to other gramineous plants, such asIndica and Japonica, Indosasa hispida, andTriticum aestivum.The sequence of amino acids (AA) revealed that only the 326thAAwas different between BR1 and BR2.A conserved domain search showed that the ANS protein hada 2OG-FeⅡ_Oxy domain.Its predicted tertiary structure indicated that BR1 differed fromIndica, and suggested that the ANS gene might play a key role in the anthocyanin synthase.It was concluded that the ANS genewas ancient and could be served as a reference gene for species identification, and thatits presence in Hanzhong Black Rice could be one of the main reasons why the anthocyanin synthesis was found in the rice.【期刊名称】《福建农业学报》【年(卷),期】2017(032)002【总页数】6页(P124-129)【关键词】汉中黑稻;花青素合成酶;基因克隆;生物信息学分析【作者】尹亚军;张涛;王令;路宏朝;杜伟立【作者单位】陕西理工大学生物科学与工程学院,陕西汉中 723000;陕西理工大学生物科学与工程学院,陕西汉中 723000;陕西理工大学生物科学与工程学院,陕西汉中 723000;陕西理工大学生物科学与工程学院,陕西汉中 723000;陕西理工大学生物科学与工程学院,陕西汉中 723000【正文语种】中文【中图分类】S511黑稻是禾本科稻属下水稻中的优异稻种资源，因其果皮层、种皮和米粒表现为黑色而得名，相关研究表明其黑色的形成与花青素有关[1-2]。

植物花青素生物合成与调控的研究进展

植物花青素生物合成与调控的研究进展作者：侯泽豪王书平魏淑东刘志雄方正武来源：《广西植物》2017年第12期摘要：花青素是一种广泛存在于植物中的水溶性色素，在植物抗逆和预防人类慢性疾病中起着重要作用。

花青素生物合成过程在模式植物中的研究较为清晰，其过程主要受多种结构基因编码的酶类及转录调控因子（MYB、bHLH和WD40蛋白）控制。

此外，LBD基因家族中的LBD37、LBD38和LBD39 基因对花青素的生物合成起负调控作用，micro RNA和环境因子对花青素的生物合成过程也起到了调控作用。

同时，茉莉酸、赤霉素和脱落酸等植物激素也参与了花青素的生物合成调控过程。

近年来，随着人们对植物花青素研究不断深入，越来越多的研究结果揭示花青素合成途径的分子调控机制在不同种植物中存在很大的差异性和复杂性。

该文对植物花青素的合成途径、相关酶和各种调控因子进行了综述，并概述了植物花青素合成代谢中基因突变与花色变异的关系，旨在为今后深入研究花青素的分子调控机制，解析其遗传规律以及利用基因工程开展作物遺传改良等方面提供理论依据。

关键词：花青素，生物合成，相关酶，调控因子，颜色变异中图分类号： Q943文献标识码： A文章编号： 10003142（2017）12160311Abstract： Anthocyanins are watersoluble plant pigments which are widely found in plants. They play an important role in protecting plants from stress damage and preventing human chronic diseases. In model plants， the biosynthesis of anthocyanin is well studied， and the anthocyanin biosynthetic pathway is mainly controlled by a series of enzymes which are encoded by structural genes and transcriptional regulatory factors （include MYB， bHLH and WD40 proteins）. In addition， three members of the LBD （Lateral organ Boundary Domain） gene family， LBD37， LBD38 and LBD39， have been identied as negative regulators on anthocyanin biosynthesis， and micro RNA and environmental factors also have regulating effect during the anthocyanin biosynthetic pathway. Meanwhile， plant hormones such as jasmonic acid （JA）， gibberellin （GA） and abscisic acid （ABA） are also involved in the regulation of anthocyanin biosynthesis. In light of the deeper researches on plant anthocyanins in recent years， the results of a growing number of researches indicate that the molecular regulation mechanism of anthocyanin synthesis pathway have a great diversity and complexity in different plants. This review provides an interpretation on the biosynthetic pathway of the anthocyanins， the related enzymes and regulatory factors. Besides， the review also summarizes the connection between gene mutation and color variation， and provides the theoreticalbasis for the further study of molecular regulation mechanism of anthocyanin， of its genetic regularity， and of crop genetic improvement based on genetic engineering.Key words： anthocyanin， biosynthetic， related enzymes， regulatory factors， color variation花青素（anthocyanin）又称花色素，是指一类普遍分布于植物花瓣、果实、茎和叶等器官中的水溶性类黄酮色素。

花色素苷生物合成相关基因的研究进展

花色素苷生物合成相关基因的研究进展张剑亮，王继华，吕冰，安康，曹干〔广东省农业科学院作物研究所，广东广州510640〕摘要：关键词：类黄酮化合物是植物次生代谢产物的一局部。

类黄酮化合物可以以单体、二聚体和寡聚体的形式存在，几乎分布在植物所有的组织中，但主要在液泡中。

它们也以有色寡聚/多聚分子混合物的形式存在于各种心材和树皮中。

花色素苷是类黄酮类化合物中最重要的一类化合物。

花色素常以苷类形式存在于植物细胞液泡中。

花色素苷除了作为花、果实和种子的主要色素之外，还有其他多种功能。

特异的类黄酮化合物还可以吸收紫外线，使植物免受紫外线B的辐射，从而防止紫外线对植物的伤害〔Ebel and Hahlbrock, 1982〕；参与调节植物对生长素的反响〔Jacobs and Rubery, 1988; Harborne and Williams, 2000〕；具有类似外激素的功能，吸引昆虫授粉。

现今，人们之所以对花色素苷类化合物产生浓厚的兴趣，主要还是因为它给人类的身体健康带来很大的益处。

饮食中的花色素苷类化合物可能对许多疾病具有预防和治疗作用。

许多研究显示花色素苷类合物可以预防中风、抑制肿瘤发育，具有抗炎性，口服花色素苷对糖尿病和溃疡有好处。

花色素苷类化合物作为一类类黄酮，同时也具备类黄酮的一般生理活性。

大量研究已证实红葡萄酒的健康效果〔特别是预防心血管疾病〕与其所含有的花色苷及其聚合物密不可分。

目前市场已出现以花色素苷为主要有效成分的改善视力的功能性或保健食品。

不过，要注意的是不同种类的花色素苷的生理功能定位可能会有所不同。

总之，花色素苷类化合物作为一类功能性基料，在功能性食品领域具有很好的应用前景〔唐传核，2005〕。

1 花色素苷的生物合成途径花色素苷的生物合成〔图1.2〕是由丙二酰CoA和香豆酰CoA在查尔酮合成酶〔CHS；EC .74〕催化下产生查尔酮开始的。

其中香豆酰CoA是从苯丙氨酸经过多步酶促反响形成的。

植物色素合成与生物功能的研究进展

植物色素合成与生物功能的研究进展植物色素是指一类存在于植物体内的有机化合物，主要包括叶绿素、类胡萝卜素和花青素等。

这些化合物在植物的生长发育、适应环境和保护机体等方面都发挥着重要的作用。

随着分子生物学和生物化学技术的不断发展，人们对植物色素的合成与生物功能进行了深入的研究，取得了许多重要进展。

一、叶绿素合成的调控机制叶绿素是植物体内最主要的色素之一，它能够吸收太阳光中的能量，并将其转化为植物体内的光合作用。

叶绿素的合成过程主要涉及到5种不同类型的酶，其中Mg-chelatase是合成的关键酶。

研究发现，Mg-chelatase的活性和表达受到环境因素、光和激素等因素的调节。

例如，在光照条件下，Mg-chelatase的活性会显著增加，从而促进叶绿素的合成。

同时，植物体内还存在多个调节因子（包括基因和蛋白质），它们能够调控叶绿素的合成和代谢，使植物能够适应环境的变化。

二、类胡萝卜素的生物功能类胡萝卜素是另一种重要的植物色素，主要存在于黄色和橙色植物中。

它们是植物的抗氧化剂，能够保护细胞膜、蛋白质和DNA等生物大分子不受自由基等有害分子的损害。

此外，类胡萝卜素还能够增强机体免疫力，抑制肿瘤细胞的生长，并对心血管疾病等一些慢性疾病具有保护作用。

近年来，越来越多的研究表明，类胡萝卜素的摄入量与人体健康密切相关，因此，适当增加类胡萝卜素的饮食摄入量是保持健康的一种重要措施。

三、花青素的合成与生物功能花青素是存在于植物中的另一类重要色素，它们主要存在于花和水果等器官中，赋予这些器官鲜艳的色彩。

花青素具有抗氧化、抗癌、降血压等多种生物活性。

其合成过程相对复杂，需要多种酶的参与。

最近的研究发现，花青素合成途径中的关键基因和酶等分子机制已经得到较为深入的探讨。

同时，蛋白激酶和转录因子等分子在花青素合成过程中也发挥着重要的调控作用。

这些研究不仅为人们解析花青素的合成机理提供了理论基础，同时也为开发与花青素相关的作物品种、保健产品等提供了理论支持。

植物花青素生物合成相关基因研究进展

花青素（ｎｈｃａｉｓ是植物次生代谢过程中产Ａｔｏｙｎｎ）生的类黄酮物质，自然界一类广泛存在于植物中的是水溶性天然色素，黄酮类化合物，ｈ属．泛存在于植物的『花、果实、子、、和根中，构成花瓣和果实颜色种茎叶是的主要色素之一。自然条件下游离的花青素极少见，而常以糖苷的形式存在。大量研究表明，天然花青素
花青素生物合成代谢途径是类黄酮途径的一个分
支途径，生物合成途径在模式植物拟南芥、米、其玉矮牵牛中已经很清楚，苯丙氨酸是类黄酮类生物合成的直接前体，花青素是在细胞质中从苯丙氨酸经一系列
收稿日期：０９—１２０２—１１基金项目：科技部援疆计划项目（０８００－）国家自然科学基金资助２０４１２３；９
４香豆酰ＣＡ一ｏ。第二阶段是由４香豆酰ＣＡ和丙二酰一ｏ
物花青素生物合成途径，生物合成途径中关键酶基因的分离克
隆及应用，为今后进一步研究花青素提供参考借鉴。
关键词：花青素；色素基因；生物合成；基因克隆
中图分类号：Ｑ８２１文献标志码：Ａ文章编号：１０ — ７５２１）３０６－５０１４０（０００－０００
无毒，诱变作用，无而且有一定的营养和保健功能２．。并且，Ｊ花青素的积累，可以提高植物的抗旱抗寒能力。因此，花青素在食品、化妆品和医疗保健品方面有一定研究价值。目前，内外学者对植物天然色国素的提取做了大量研究，从分子水平分离了花青素并

植物花青素生物合成途径相关基因的研究进展

植物花青素生物合成途径相关基因的研究进展作者：张云洁潘怡辰王汝茜李集临张杰来源：《安徽农业科学》2014年第34期摘要花青素是自然界中存在的天然色素。

通过基因工程等技术手段可以生产出绿色、健康的保健品、水果及观赏性花卉植物。

目前与花青素生物合成相关的基因已通过PCR、蛋白质纯化、转座子标签等技术手段从金鱼草、玉米、矮牵牛等植物中分离且克隆。

本研究综述了花青素合成途径相关调节基因和结构基因的研究进展。

关键词花青素;调节基因;结构基因中图分类号 S188+.1 ;文献标识码 A ;文章编号 0517-6611（2014）34-12014-03Research Progress of Genes which Relate to the Biosynthetic Pathway of AnthocyaninsZHANG Yunjie， PAN Yichen， WANG Ruxi， ZHANG Jie* et al（Harbin Normal University， Harbin， Heilongjiang 150025）Abstract Anthocyanins are natural pigments， green health care products， fruit and ornamental flowering plants can be produced by such means as genetic engineering technology. Currently， the genes relate to anthocyanins biosynthesis have successfully been isolated and cloned from Antirrhinum majus， Zea mays， Petunia hybrida and other plants through as PCR， protein purification， transposon tagging， etc. Anthocyanin biosynthesisrelated adjustment advances in genetic and structural genes were reviewed.Key words Anthocyanins; Regulation gene; Structural gene基金项目哈师大博士科研启动基金项目（08XBSK87）。

植物花青素生物合成途径的分子机制研究

植物花青素生物合成途径的分子机制研究植物是大自然最美妙的创作，其多样的形态和色彩都极具艺术性，其中很大程度上得益于植物化学物质的存在。

花青素就是一种常见于植物中的色素，其独特的紫色和蓝色让许多植物在春天和夏天的茂盛时期更加鲜艳夺目。

而花青素合成途径的研究，也成为近年来植物化学研究的热点之一。

一、花青素的生理作用在植物中，花青素主要起到吸引花粉和生殖器官的作用。

花青素不仅有助于吸引花粉，也可以被一些食草动物识别出来，塑造出植物与食草动物之间的进食和反应关系。

除此之外，在人类领域，花青素也有很高的使用价值。

由于其鲜艳的颜色和良好的抗氧化作用，花青素已经成为食品、饮料、化妆品等多个行业的品质保证。

二、花青素的生物合成途径花青素是由苯乙烯衍生物可以提供的芳香族化合物作为前驱物。

生物合成途径中的一些关键酶可能会被转录调节以产生一些调控机制。

花青素生物合成途径是由苯丙氨酸向花青素的核心结构：花青苷转移酶（Flavonoi d 3′-O-glucosyltransferase）进行可逆反应，而花青苷转移酶依赖于前驱物芳香族化合物和转录因子MYB等调节因子的作用而被合成。

三、花青素合成途径中的关键酶1. Fenylalanine Ammonia Lyase (PAL)PAL是花青素生物合成途径中的关键酶之一。

它通过促使苯丙氨酸失去氨基而开始衍生出花青素骨架。

有机酸代谢途径和非生物合成途径也会受到PAL基因表达和组成的影响。

2. Cinnamate 4-Hydroxylase (C4H)C4H是花青素生物合成途径中的另一个重要酶，可以将香豆酸转化为丙烯酸。

作为大多数芳香族化合物的前驱物，丙烯酸是衍生出其生物化合物的关键中间体之一。

3. Chalcone Synthase (CHS)CHS是花青素生物合成途径中的最重要酶之一。

它作为前驱物苯丙烷酮的重要合成途径，可在花瓣、叶子和果实中生成花青素。

四、结论在这篇文章中，我们探讨了花青素的生理作用和花青素生物合成途径中的关键酶。

不同花色油菜ANS基因的克隆及表达分析

文章编号：1673-887X(2023)09-0099-03不同花色油菜ANS基因的克隆及表达分析柳寒（龙岩市永定区种子技术推广站，福建龙岩364100）摘要在克隆5种不同花色油菜材料中ANS基因的基础上，对克隆的ANS基因序列进行了比较，对ANS基因不同拷贝cD-NA全长做了半定量PCR分析。

结果显示，ANS基因的BnaA01g12530D和BnaC01g14310D拷贝在不同花色油菜中的序列和参考序列完全一致，并且在不同花色油菜花瓣中的表达也未见明显差异，而BnaA03g45610D和BnaC07g37670D拷贝在不同花色油菜中则呈现出序列多样性，并且其在红色和橙色油菜材料花瓣中的表达量与其他花色油菜相比差异明显。

关键词彩色油菜；ANS基因；克隆；表达分析中图分类号S565.4文献标志码A doi:10.3969/j.issn.1673-887X.2023.09.034Cloning and Expression Analysis of ANS Gene in Different Color Rapeseed GenotypesLiu Han(Department of Seed Management,Yongding Agriculture and Rural Bureau of Longyan,Longyan364100,Fujian,China) Abstract：In this study,the ANS gene was cloned from five different color rapeseed genotypes and full-length cDNA of different copies of ANS gene in the petals were analyzed by semi-quantitative PCR.The results showed that the sequences of Bn‐aA01g12530D and BnaC01g14310D copies of ANS gene were completely consistent with the reference sequence in different color rapeseed,and no significant expression difference was found in the petals.However,the BnaA03g45610D and BnaC07g37670D cop‐ies showed sequence diversity in different color rapeseed,and their expression levels in the petals of red and orange rapeseed materi‐als were significantly different from those of other colors of rapeseed.Key words：rapeseed,ANS gene,cloning,expression analysis油菜是我国重要的油料作物，是世界三大植物油来源之一。

三华李ANS基因克隆及其在果实采后转色过程中的表达分析

㊀山东农业科学㊀２０２３ꎬ５５(７):１０~１６ＳｈａｎｄｏｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ㊀ＤＯＩ:１０.１４０８３/ｊ.ｉｓｓｎ.１００１－４９４２.２０２３.０７.００２收稿日期:２０２２－１０－１２基金项目:国家自然科学基金项目(３１８０１６０７)ꎻ广西自然科学基金项目(２０２０ＧＸＮＳＦＡＡ２５９０８７ꎬ２０１７ＧＸＮＳＦＡＡ１９８０８２)ꎻ贺州学院博士科研启动基金项目(ＨＺＵＢＳ２０２１０６)作者简介:许薇(１９９６ )ꎬ女ꎬ广西梧州人ꎬ硕士研究生ꎬ从事果蔬加工与保鲜研究ꎮＥ－ｍａｉｌ:８４５５２９５７２＠ｑｑ.ｃｏｍ通信作者:宋慕波(１９８６ )ꎬ男ꎬ河南洛阳人ꎬ副研究员ꎬ从事果蔬加工与保鲜研究ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｓｏｎｇｍｕｂｏ１＠１６３.ｃｏｍ三华李ＡＮＳ基因克隆及其在果实采后转色过程中的表达分析许薇１ꎬ２ꎬ陈振林１ꎬ２ꎬ刘英健１ꎬ劳琪珍２ꎬ宋慕波１(１.贺州学院食品科学与工程技术研究院ꎬ广西贺州㊀５４２８９９ꎻ２.大连工业大学食品学院ꎬ辽宁大连㊀１１６０３４)㊀㊀摘要:花青素合成酶(ａｎｔｈｏｃｙａｎｉｄｉｎｓｙｎｔｈａｓｅꎬＡＮＳ)是参与植物组织花青素合成的关键酶ꎮ果肉富含花青素是三华李果实的显著特色ꎮ本研究首次克隆得到三华李ＡＮＳ全长ｃＤＮＡꎬ将其命名为ＰｓＡＮＳꎬ并对其在不同组织和果实成熟转色过程中的表达模式进行分析ꎮ结果表明ꎬＰｓＡＮＳ编码区长度为１０７４ｂｐꎬ包含一个长度为２１７ｂｐ的内含子ꎬ可编码一个包含３５７个氨基酸㊁分子量为４０４０１.３７的蛋白质ꎻ该蛋白二级结构以α－螺旋和不规则卷曲为主ꎬ亚细胞定位于细胞质中ꎮ蛋白互作预测发现ꎬ含有ＡＮＳ结构域的蛋白主要与ＴＴ４㊁ＤＦＲ㊁ＵＦ３ＧＴ㊁Ｆ３Ｈ㊁ＴＴ８等存在互作关系ꎮ不同植物的ＡＮＳ蛋白同源性较高ꎬ均包含相似的蛋白催化位点ꎻＰｓＡＮＳ与同属蔷薇科的欧洲李ＡＮＳ蛋白的亲缘关系较近ꎮＰｓＡＮＳ在不同组织中表达差异较大ꎬ果肉中表达量最高ꎮ三华李后熟转色过程中ＰｓＡＮＳ表达呈上升趋势ꎬ乙烯处理进一步上调了ＰｓＡＮＳ的表达ꎬ表明ＰｓＡＮＳ对三华李果实发育和后熟过程中花青素的合成起着重要作用ꎮ关键词:三华李ꎻ花青素合成酶(ＡＮＳ)ꎻ基因克隆ꎻ乙烯ꎻ采后转色过程ꎻ表达分析中图分类号:Ｓ６６２.３:Ｑ７８１㊀㊀文献标识号:Ａ㊀㊀文章编号:１００１－４９４２(２０２３)０７－００１０－０７ＣｌｏｎｉｎｇａｎｄＥｘｐｒｅｓｓｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓｄｕｒｉｎｇＰｏｓｔｈａｒｖｅｓｔＴｕｒｎｉｎｇ￣ＣｏｌｏｒＰｅｒｉｏｄｏｆＡＮＳＧｅｎｅｉｎＰｒｕｎｕｓｓａｌｉｃｉｎａＬｉｎｄｌ.ｃｖ.ＳａｎｈｕａＸｕＷｅｉ１ꎬ２ꎬＣｈｅｎＺｈｅｎｌｉｎ１ꎬ２ꎬＬｉｕＹｉｎｇｊｉａｎ１ꎬＬａｏＱｉｚｈｅｎ２ꎬＳｏｎｇＭｕｂｏ１(１.ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＦｏｏｄＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＨｅｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＨｅｚｈｏｕ５４２８９９ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＳｃｈｏｏｌｏｆＦｏｏｄＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＤａｌｉａｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＤａｌｉａｎ１１６０３４ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ㊀Ａｎｔｈｏｃｙａｎｉｄｉｎｓｙｎｔｈａｓｅ(ＡＮＳ)ｉｓａｋｅｙｅｎｚｙｍｅｉｎｖｏｌｖｅｄｉｎａｎｔｈｏｃｙａｎｉｄｉｎｓｙｎｔｈｅｓｉｓ.ＴｈｅｆｒｕｉｔｐｕｌｐｏｆＰｒｕｎｕｓｓａｌｉｃｉｎａＬｉｎｄｌ.ｃｖ.Ｓａｎｈｕａｈａｓｒｉｃｈａｎｔｈｏｃｙａｎｉｎｓꎬｗｈｉｃｈｉｓｉｔｓｄｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈｉｎｇｆｅａｔｕｒｅ.Ｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙꎬｔｈｅｆｕｌｌ￣ｌｅｎｇｔｈｃＤＮＡｏｆＡＮＳｗａｓｃｌｏｎｅｄｆｏｒｔｈｅｆｉｒｓｔｔｉｍｅꎬｗｈｉｃｈｗａｓｎａｍｅｄＰｓＡＮＳꎬａｎｄｉｔｓｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｉｓｓｕｅｓａｎｄｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｆｒｕｉｔｒｉｐｅｎｉｎｇａｎｄｃｏｌｏｒｔｒａｎｓｆｅｒｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａ￣ｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｃｏｄｉｎｇｒｅｇｉｏｎｏｆＰｓＡＮＳｗａｓ１０７４ｂｐａｎｄｃｏｎｔａｉｎｅｄａ２１７ｂｐｉｎｔｒｏｎꎬｗｈｉｃｈｅｎｃｏｄｅｄａｐｒｏｔｅｉｎｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ３５７ａｍｉｎｏａｃｉｄｓｗｉｔｈｔｈｅｍｏｌｅｃｕｌａｒｗｅｉｇｈｔａｓ４０４０１.３７.Ｉｔｗａｓｐｒｅｄｉｃｔｅｄｔｈａｔα￣ｈｅｌｉｘａｎｄｉｒｒｅｇｕｌａｒｃｕｒｌｃｏｎｓｔｉｔｕｔｅｄｔｈｅｍａｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＰｓＡＮＳｐｒｏｔｅｉｎ.Ｓｕｂｃｅｌｌｕｌａｒｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｔｅｉｎｗａｓｌｏｃａｔｅｄｉｎｔｈｅｃｙｔｏｐｌａｓｍ.ＰｒｏｔｅｉｎｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｐｒｏｔｅｉｎｓｃｏｎｔａｉｎｉｎｇＡＮＳｄｏｍａｉｎｍａｉｎｌｙｉｎｔｅｒａｃｔｅｄｗｉｔｈＴＴ４ꎬＤＦＲꎬＵＦ３ＧＴꎬＦ３ＨａｎｄＴＴ８.ＴｈｒｏｕｇｈｈｏｍｏｌｏｇｙｃｏｍｐａｒｉｓｏｎａｎａｌｙｓｉｓꎬｉｔｗａｓｆｏｕｎｄｔｈａｔＡＮＳｐｒｏｔｅｉｎｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｌａｎｔｓｈａｄｈｉｇｈｈｏｍｏｌｏｇｙａｎｄａｌｌｃｏｎｔａｉｎｅｄｓｉｍｉｌａｒｐｒｏｔｅｉｎｃａｔａｌｙｔｉｃｓｉｔｅｓ.ＰｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔＰｓＡＮＳｗａｓｃｌｏｓｅｌｙｒｅｌａｔｅｄｔｏＡＮＳｐｒｏｔｅｉｎｏｆＰ.ｄｏｍｅｓｔｉｃａ.Ｒｅａｌ￣ｔｉｍｅｆｌｕｏ￣ｒｅｓｃｅｎｃｅｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅＰＣＲａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆＰｓＡＮＳｗａｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｉｓｓｕｅｓꎬａｎｄｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｗａｓｆｏｕｎｄｉｎｐｕｌｐ.ＴｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆＰｓＡＮＳｉｎｃｒｅａｓｅｄｄｕｒｉｎｇｒｉｐｅｎｉｎｇａｎｄｃｏｌｏｒｔｒａｎｓ￣ｆｅｒꎬａｎｄｔｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆＰｓＡＮＳｗａｓｆｕｒｔｈｅｒｕｐ￣ｒｅｇｕｌａｔｅｄｂｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ.ＩｔｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔＰｓＡＮＳｐｌａｙｅｄａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｔｈｅａｎｔｈｏｃｙａｎｉｄｉｎｓｙｎｔｈｅｓｉｓｄｕｒｉｎｇｔｈｅｆｒｕｉｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｒｉｐｅｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆＳａｎｈｕａｐｌｕｍ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀ＰｒｕｎｕｓｓａｌｉｃｉｎａＬｉｎｄｌ.ｃｖ.ＳａｎｈｕａꎻＡｎｔｈｏｃｙａｎｉｄｉｎｓｙｎｔｈａｓｅ(ＡＮＳ)ꎻＧｅｎｅｃｌｏｎｉｎｇꎻＥｔｈｙｌ￣ｅｎｅꎻＰｏｓｔｈａｒｖｅｓｔｃｏｌｏｒ￣ｔｕｒｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓꎻＥｘｐｒｅｓｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ㊀㊀三华李(ＰｒｕｎｕｓｓａｌｉｃｉｎａＬｉｎｄｌ.ｃｖ.Ｓａｎｈｕａ)属于蔷薇科李亚科ꎬ是华南地区著名特色水果ꎬ原产自广东翁源县ꎬ后逐渐扩展至南方各省份[１ꎬ２]ꎮ三华李果实为圆形或近圆形ꎬ果肉紫红色ꎬ肉质爽脆ꎬ酸甜可口ꎬ营养价值高[３]ꎮ三华李成熟果实中富含花青素ꎬ这是其重要特点[４]ꎻ有研究表明三华李中总花青素含量仅次于黑布李ꎬ花青素主要成分为矢车菊素[５]ꎮ目前针对三华李果实花青素合成的相关研究较少ꎮ花青素是植物中广泛存在的一种水溶性天然色素ꎬ属于类黄酮化合物ꎬ在新鲜的蔬菜和水果中大量存在ꎬ使其呈现出明亮的颜色ꎬ从而吸引消费者ꎻ同时ꎬ花青素类物质也具有抗氧化㊁清除自由基等多种生理活性功能[６－９]ꎮ花青素的合成主要分３个阶段:第一阶段是苯丙氨酸经过多步反应生成４－香豆酰ＣｏＡꎻ第二阶段是４－香豆酰ＣｏＡ在系列酶的催化作用下生成黄酮类物质(二氢槲皮素㊁二氢杨梅素)和黄酮醇ꎻ第三阶段是二氢槲皮素㊁二氢杨梅素和黄酮醇这三类物质在二氢黄酮醇－４－还原酶(ｄｉｈｙｄｒｏｆｌａｖｏｎｏｌ－４－ｒｅｄｕｃｔａｓｅꎬＤＦＲ)的作用下生成无色的花青素(无色矢车菊素㊁无色天竺葵素和无色翠雀素)ꎬ然后花青素合成酶(ＡＮＳ)将无色的花青素转化为相应的花青素类物质(矢车菊素㊁天竺葵素和翠雀素)ꎬ再经过糖基化㊁酰基化㊁甲基化等过程的修饰作用ꎬ最终形成稳定可见的花青素[１０]ꎮ可见ꎬＡＮＳ是花青素生物合成途径后期的关键酶ꎬ能催化无色花青素脱水氧化形成有色花青素ꎮ编码ＡＮＳ的基因首先在紫苏中被克隆[１１]ꎬ在多数植物中ꎬＡＮＳ由一个小基因家族所编码ꎮ已有研究发现ꎬ在参薯[１２]㊁紫色不结球白菜[１３]㊁苹果梨[１４]和凤丹牡丹[１５]中ＡＮＳ基因的表达与组织中花青素含量呈正相关ꎮ然而ꎬ草莓果实从转红到完全成熟的过程中ꎬ虽然花青素含量呈上升趋势ꎬ但ＡＮＳ基因表达量却有所下降[１６]ꎮ葡萄果实经乙醇处理后花青素含量增加ꎬ但基因表达水平没有变化[１７]ꎮ由此可见ꎬ花青素的生物合成存在复杂的调控机制ꎮ三华李属呼吸跃变型果实ꎬ后熟过程中花青素快速积累ꎬ但目前尚未有针对三华李花青素合成基因的系统研究ꎮ虽然三月李的基因组测序工作已由国内课题组完成ꎬ为李属果树的分子生物学研究奠定了基础[１８]ꎬ但仍未有针对三华李ＡＮＳ基因的相关研究ꎮ本研究从三华李果实中克隆获得ＡＮＳ基因ꎬ对其序列进行生物信息学分析ꎬ并研究其在三华李不同组织和果实后熟过程中的表达模式ꎬ为进一步探究三华李花青素合成途径及其调控机理奠定基础ꎮ１㊀材料与方法１.１㊀试验材料供试三华李植株种植于广西贺州市贺街镇三华李驿站果园ꎮ２０２１年６月１日(花后约１３０天)采集七八成熟的果实及茎㊁叶ꎮ果实采后立即运回实验室ꎬ挑选大小均一㊁无病害及机械损伤的果实ꎬ分为两组ꎬ分别作为对照组和乙烯处理组ꎬ分别用自来水和５ｍＬ/Ｌ乙烯利溶液浸泡１ｍｉｎꎬ捞出晾干后自封袋密封２４ｈꎬ之后打开自封口通风透气ꎬ于２５ħ下贮藏ꎻ每两天取样一次ꎬ放入－８０ħ超低温冰箱保存ꎮ茎㊁叶及果皮和果肉各组织用液氮速冻ꎬ－８０ħ保存待用ꎮ１.２㊀试验方法１.２.１㊀ＲＮＡ的提取与ｃＤＮＡ合成㊀利用华越洋植物ＲＮＡ提取试剂盒提取三华李不同组织和不同后熟阶段的总ＲＮＡꎬ具体操作方法依照说明书进行ꎮ得到总ＲＮＡ后通过超微量分光光度计测定其浓度ꎮ以提取的总ＲＮＡ为模板ꎬ利用反转录试剂盒进行反转录合成ｃＤＮＡꎬ合成方法参照试剂盒说明书ꎬ保存于－２０ħ冰箱中ꎬ用于后续１１㊀第７期㊀㊀㊀㊀许薇ꎬ等:三华李ＡＮＳ基因克隆及其在果实采后转色过程中的表达分析实验ꎮ１.２.２㊀ＰｓＡＮＳ基因的克隆㊀从三华李转录组数据库中获得ＡＮＳ序列信息ꎬ利用ＰｒｉｍｅｒＰｒｅｍｉｅｒ５.０软件设计特异性引物ꎬ引物序列见表１ꎮ以三华李不同后熟阶段的ｃＤＮＡ为模板ꎬ克隆ＰｓＡＮＳ基因的ＣＤＳ序列ꎬ进行ＰＣＲ扩增ꎮＰＣＲ反应程序为:９４ħ预变性３ｍｉｎꎻ９５ħ变性１５ｓꎬ５５ħ退火３０ｓꎬ７２ħ延伸２ｍｉｎꎬ３５个循环ꎻ７２ħ延伸１０ｍｉｎꎬ于４ħ保存ꎮＰＣＲ产物经过回收㊁连接并转化至ＤＨ５α感受态细胞ꎬ鉴定阳性克隆后测序ꎮ引物合成和基因测序全部交由上海生物科技有限公司完成ꎮ㊀㊀表１㊀三华李ＡＮＳ基因克隆和表达所用引物引物用途引物序列(５ᶄ－３ᶄ)全长ＰｓＡＮＳ扩增Ｆ:ＡＴＧＧＴＧＡＧＣＴＣＴＧＡＴＴＣＡＧＴＧＡＡＣＴＲ:ＴＣＡＣＴＴＧＴＴＧＡＧＣＡＧＡＧＣＣＴＣＴＴＧＡｑＰＣＲＰｓＡＮＳＦ:ＣＡＧＴＧＡＡＣＴＣＡＡＧＡＧＴＴＧＡＧＡＣＣＴＲ:ＣＴＣＴＣＡＣＣＴＴＴＴＣＧＴＴＣＴＣＡＧＡＧＴ内参１８ＳｒＲＮＡＦ:ＡＴＧＡＴＴＡＡＧＡＧＧＧＡＣＡＧＴＣＧＧＧＧＧＣＲ:ＣＴＡＧＧＡＣＧＧＴＡＴＣＴＧＡＴＣＧＴＣＴＴＣＧ１.２.３㊀ＰｓＡＮＳ基因生物信息学分析㊀利用ＮＣＢＩ中的ＢＬＡＳＴＮ㊁ＢＬＡＳＴＰ进行基因和蛋白序列比对ꎻ通过Ｅｘｐａｓｙ－ＰｒｏｔＰａｒａｍＴｏｏｌ在线软件对蛋白的基本理化性质进行预测ꎬ初步分析目的基因的功能ꎻ亲疏水性利用ＰｒｏｔＳｃａｌｅ以Ｈｐｈｏｂ./Ｋｙｔｅ＆Ｄｏｏｌｉｔｔｌｅ算法进行预测ꎻ采用ＴＭＨＭＭ２.０进行跨膜结构预测ꎻ采用ＳｉｇｎａｌＰ－５.０预测蛋白质有无信号肽ꎻ采用ＰｒｏｔＣｏｍｐＶｅｒｓｉｏｎ９.０进行蛋白亚细胞定位预测ꎻ采用ＮＣＢＩ的ＣｏｎｓｅｒｖｅｄＤｏｍａｉｎｓ分析功能结构域ꎻ使用ＳＭＡＲＴ在线数据库分析蛋白结构域ꎻ蛋白质的二级结构采用ＥｘＰａＳｙ－ＳＯＰＭＡ在线软件进行分析ꎻ蛋白质三级结构采用ＳＷＩＳＳ－ＭＯＤＥＬ进行在线预测ꎮ利用在线软件ＳＴＲＩＮＧ预测ＡＮＳ与其他蛋白之间的互作情况(以拟南芥蛋白数据库为参考)ꎻ蛋白序列和同源比对分别使用ＤＮＡＭＡＮ和ＣｌｕｓｔａＸ软件ꎮ采用ＭＥＧＡ５软件的Ｎｅｉｇｈｂｏｒ－Ｊｏｉｎｉｎｇ法构建系统进化树ꎮ１.２.４㊀ＰｓＡＮＳ表达分析㊀根据获得的ＰｓＡＮＳ基因ｃＤＮＡ序列设计荧光定量ＰＣＲ特异引物(表１)ꎮ以三华李茎㊁叶㊁果皮㊁果肉不同组织以及三华李后熟过程中的样品ｃＤＮＡ为模板ꎬ参考ＴａＫａ￣Ｒａ公司的ＳＹＢＲＧｒｅｅｎｑＰＣＲＭａｓｔｅｒＭｉｘ说明书进行荧光定量ＰＣＲ扩增ꎮ试验设置３个生物学重复ꎬ用２－ΔΔＣｔ方法计算ＰｓＡＮＳ的相对表达量ꎬ采用ＳＰＳＳ２６软件进行ＬＳＤ方差分析ꎮ２㊀结果与分析２.１㊀三华李ＡＮＳ基因的克隆三华李果实二代有参转录组参考物种为三月李(Ｐｒｕｎｕｓｓａｌｉｃｉｎａ)ꎬ参考基因组版本为ＧＣＡ＿０１４８６３９０５.１＿ＳＣＡＵ＿Ｐｓａｌ＿１.０ꎮ在三华李果实二代有参转录组数据库中筛选初步注释为ＡＮＳ基因的转录本ꎬ其在转录组中的编号为ｅｖｍ.ＴＵ.ＵＴＧ５９９５.３ꎻ在ＮＣＢＩ中的比对结果表明ꎬ该片段与其他物种ＡＮＳ基因的蛋白序列同源性在８０％以上ꎬ其中与日本裸樱(Ｐｒｕｎｕｓｙｅｄｏｅｎｓｉｓｖａｒ.ｎｕｄｉ￣ｆｌｏｒａꎬＰＱＱ１２９９８)和欧洲李(ＰｒｕｎｕｓｄｏｍｅｓｔｉｃａꎬＡＨＺ３０５９７)ＡＮＳ的蛋白序列同源性最高ꎮ参考转录组中该基因序列设计引物ꎬ以三华李的ｃＤＮＡ为模板进行特异性ＰＣＲ扩增ꎬ获得ＡＮＳ基因的ＣＤＳ序列(图１)ꎻ将获得的目的片段与ｐＭＤ１８－Ｔ载体连接并转化ＤＨ５α大肠杆菌ꎬ挑选阳性克隆测序ꎮ经测序后发现该片段长度为１０７４ｂｐꎬ可编码３５７个氨基酸ꎬ将其命名为ＰｓＡＮＳꎬＧｅｎＢａｎｋ登录号为ＯＰ１３１９１６ꎮ将该ｃＤＮＡ片段与三月李基因组序列进行比对ꎬ发现该转录本对应的ＤＮＡ序列在５１０~７２６ｂｐ间有１个长度为２１７ｂｐ的内含子ꎬ其基因结构如图２所示ꎮＭ:ＤＬ２０００ＤＮＡＭａｒｋｅｒꎮ图１㊀三华李ＡＮＳ基因ｃＤＮＡ片段㊀㊀琼脂糖凝胶电泳图谱图２㊀三华李ＡＮＳ基因ＤＮＡ结构图２１山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀２.２㊀ＰｓＡＮＳ蛋白理化性质分析通过在线软件Ｅｘｐａｓｙ－ＰｒｏｔＰａｒａｍＴｏｏｌ分析ꎬ该蛋白质的分子式为Ｃ１９０１Ｈ３０４８Ｎ５０８Ｏ５６６Ｓ１９ꎬ分子量为４０４０１.３７ꎬ总原子数为５７１７ꎮ组成ＰｓＡＮＳ蛋白的氨基酸中占比最多的是谷氨酸(Ｇｌｕ)ꎬ达１０.９％ꎬ其次为亮氨酸(Ｌｅｕ)ꎬ占比１０.１％ꎮＰｓＡＮＳ蛋白的理论等电点为５.４６ꎬ不稳定系数为４７.９６ꎬ属于不稳定蛋白ꎮ２.３㊀ＰｓＡＮＳ蛋白亲疏水性分析预测发现(图３)ꎬＰｓＡＮＳ的氨基端和羧基端表现出疏水性ꎬ亲水性大部分集中在中心区域ꎻ疏水出现在第１９１位的氨基酸残基ꎬ亲水出现在第６５位氨基酸残基ꎮＰｓＡＮＳ蛋白的亲水性总平均值(ＧＲＡＶＹ)为－０.３７１ꎬ预测该蛋白属于亲水性蛋白ꎮＰｓＡＮＳ蛋白不存在跨膜区ꎬ无信号肽ꎬ为非分泌蛋白ꎮ通过ＰｒｏｔＣｏｍｐＶｅｒｓｉｏｎ９.０在线软件预测ＰｓＡＮＳ蛋白在植物细胞中可能定位在细胞质ꎮ２.４㊀ＰｓＡＮＳ蛋白二级和三级结构预测在线软件ＥｘＰａＳｙ－ＳＯＰＭＡ预测ＰｓＡＮＳ蛋白的二级结构ꎬ结果(图４)表明该蛋白二级结构中图３㊀ＰｓＡＮＳ蛋白疏水/亲水性预测α－螺旋(ｈ)占３５.２９％ꎬβ－折叠(ｔ)占５.３２％ꎬ无规则卷曲(ｃ)占４１.１８％ꎬ延伸链(ｅ)占１８.２１％ꎮ利用ＳＷＩＳＳ－ＭＯＤＥＬ以拟南芥ＡＮＳ蛋白为模板构建ＰｓＡＮＳ蛋白的三维结构模型(图５)ꎮ以拟南芥蛋白数据库为参考ꎬ通过ＳＴＲＩＮＧ预测ＰｓＡＮＳ潜在的互作关系ꎬ结果(图６)表明ꎬＡＮＳ蛋白主要与ＴＴ８(ＬＤＯＸꎬ无色花青素双加氧酶)㊁ＴＴ４(ＣＨＳꎬ查尔酮合成酶)㊁ＤＦＲ(二氢黄酮醇－４－还原酶)㊁ＵＦ３ＧＴ(类黄酮３－Ｏ－葡萄糖基转移酶)等存在互作关系ꎮ图４㊀ＰｓＡＮＳ蛋白二级结构预测３１㊀第７期㊀㊀㊀㊀许薇ꎬ等:三华李ＡＮＳ基因克隆及其在果实采后转色过程中的表达分析蓝色:α－螺旋(ｈ)ꎻ红色:延伸链(ｅ)ꎻ橙色:无规则卷曲(ｃ)ꎻ绿色:β－折叠(ｔ)ꎮ图５㊀ＰｓＡＮＳ编码蛋白三级结构模型图６㊀ＡＮＳ蛋白互作网络模型预测２.５㊀蛋白序列保守结构域、同源比对和系统进化分析利用ＮＣＢＩ－ＣＤＤ对ＰｓＡＮＳ蛋白的结构域进行分析ꎬ显示ＰｓＡＮＳ为ＰＬＮ０３１７８(花青素合成酶)多域蛋白ꎬ有１个保守结构域ꎬ属于２－酮戊二酸－Ｆｅ２＋－双加氧酶家族[２ＯＧ－Ｆｅ(Ⅱ)－Ｏｘｙꎬ第２１６~３１１位]ꎻ该保守结构域含有与２－酮戊二酸特异性结合的精氨酸Ａｒｇ(Ｒ２９３ꎬ３０２)和丝氨酸Ｓｅｒ(Ｓ２４０ꎬ２７０ꎬ２８３ꎬ２８９ꎬ３０４)位点７个ꎬ与Ｆｅ２＋结合具有双加氧功能的组氨酸Ｈｉｓ(Ｈ２３６ꎬ２３８ꎬ２４７ꎬ２７４ꎬ２９２)和天冬氨酸Ａｓｐ(Ｄ２７７)位点６个ꎬ这些位点在不同物种的ＡＮＳ序列中高度保守ꎮ通过与其他１２种植物的ＡＮＳ蛋白进行同源性多重比对发现ꎬＡＮＳ氨基酸序列较为保守(图７)ꎬＰｓＡＮＳ与同为蔷薇科的欧洲李更近源(图８)Ә:Ｆｅ２＋结合位点ꎻһ:２－酮戊二酸结合位点ꎻ红色方框区域为２ＯＧ－Ｆｅ(Ⅱ)加氧酶结构域ꎮ图７㊀ＰｓＡＮＳ与其他已知ＡＮＳ蛋白的同源性比较４１山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀图８㊀三华李与其他植物ＡＮＳ蛋白系统进化树２.６㊀ＰｓＡＮＳ在三华李不同组织中的表达分析植物次生代谢合成相关基因往往具有特异性的时空表达模式ꎬ即在代谢旺盛的组织中ꎬ相关基因的表达水平较高[１０]ꎮ由图９可见ꎬＰｓＡＮＳ在三华李的４个不同组织中均有表达ꎬ其表达量在三华李果肉中最高ꎬ其余依次是果皮㊁叶㊁茎ꎬ各组织间存在显著的表达差异ꎮ柱上不同小写字母表示差异显著(Ｐ<０.０５)ꎮ图９㊀ＰｓＡＮＳ在三华李不同组织中的表达２.７㊀ＰｓＡＮＳ在三华李果实后熟过程中的表达分析利用荧光定量ＰＣＲ技术分析ＰｓＡＮＳ在三华李后熟过程中的表达变化ꎬ结果(图１０)显示ꎬ对照组和乙烯处理组ＰｓＡＮＳ表达量在后熟过程中都增加ꎬ贮藏６ｄ的表达量分别是０ｄ的３.６倍和６.２倍ꎮ与对照组相比ꎬ乙烯处理组ＰｓＡＮＳ表达显著上调(Ｐ<０.０５)ꎮ贮藏４ｄ时ꎬ乙烯处理组的ＰｓＡＮＳ达到表达高峰ꎬ是０ｄ的８.９倍ꎮ３㊀讨论与结论三华李因富含花青素等抗氧化活性物质深受广大消费者喜爱和科研工作者关注[７]ꎮ研究三华李果实花青素合成关键基因可为培育具有优良外观品质的李子品种提供理论依据ꎮ花青素合成∗表示相同处理时间乙烯处理与对照差异显著(Ｐ<０.０５)ꎮ图１０㊀ＰｓＡＮＳ在三华李后熟过程中的相对表达量酶(ＡＮＳ)是花青素合成通路末端的酶ꎬ参与花青素的合成和累积ꎬ在果实着色及花色形成中具有重要作用[１２]ꎮ本研究首次从三华李果实中克隆获得ＡＮＳ基因ꎬ并将其命名为ＰｓＡＮＳꎬ该序列的编码区长度为１０７４ｂｐꎬ可编码一个由３５７个氨基酸组成的蛋白质ꎻ与同属蔷薇科的苹果梨[１４]ＡＮＳ基因长度一致ꎮ本研究发现ＡＮＳ的氨基酸序列在不同植物中具有较高的保守性ꎬ都具有典型的２ＯＧ－Ｆｅ(Ⅱ)－Ｏｘｙ家族保守结构域和花青素合成酶催化位点Ａｒｇ㊁Ｓｅｒ㊁Ｈｉｓ㊁ＡｓｐꎮＰｓＡＮＳ与其他植物ＡＮＳ蛋白性质相似ꎬ为无跨膜区㊁无信号肽的不稳定亲水性蛋白ꎬ是一种非分泌性蛋白[１９]ꎮ花青素主要贮藏于植物细胞的液泡中ꎬ但其合成主要在细胞质的内质网表面进行ꎬ需经各种修饰后才被运至液泡等部位储存[２０]ꎬ因此ꎬ包括ＡＮＳ在内的一系列酶集中形成多酶复合体在细胞质中催化花青素的合成[２１]ꎮ本研究预测发现ＰｓＡＮＳ也定位于细胞质中ꎮ以往研究发现ＡＮＳ基因表达具有明显的组织特异性ꎬ在植物体的各个组织中均有表达ꎬ但表达量存在差异[１２ꎬ２２ꎬ２３]ꎮ本研究发现ꎬＰｓＡＮＳ基因在三华李不同组织中均有表达ꎬ果肉中的表达量最高ꎬ茎中最低ꎬ暗示ＰｓＡＮＳ在三华李果肉花青素合成过程中扮演重要角色ꎮ花青素含量是判断三华李果实成熟度的显著标志ꎬ在成熟过程中快速上升ꎮ三华李是呼吸跃变型果实ꎬ后熟过程中果肉的花青素快速合成ꎬ而外源乙烯处理能促进果实快速软化和转红ꎮ以往研究表明外源乙烯对果实花青素合成有显著影响ꎬ例如乙烯处理可上５１㊀第７期㊀㊀㊀㊀许薇ꎬ等:三华李ＡＮＳ基因克隆及其在果实采后转色过程中的表达分析调桑椹ＡＮＳ的表达并促进果实花青素合成[２４]ꎻ但红梨和桃果实的花青素合成受乙烯处理显著抑制[２５ꎬ２６]ꎮ可见ꎬ乙烯对不同植物花青素合成的影响较为复杂ꎮ本研究发现ꎬ三华李果实后熟过程中ＰｓＡＮＳ表达呈上升趋势ꎬ外源乙烯处理进一步促进其表达ꎬ表明ＰｓＡＮＳ响应乙烯信号ꎬ在李果实后熟转色过程中起重要作用ꎮ但乙烯信号途径和花青素合成途径中转录因子间的作用机制还需进一步研究ꎮ本研究首次克隆得到三华李果实花青素合成酶基因ＰｓＡＮＳ全长ｃＤＮＡꎬ该序列长度为１０７４ｂｐꎬ编码３５７个氨基酸ꎮＰｓＡＮＳ蛋白具有花青素合成酶的典型结构特征ꎬ氨基酸序列与日本裸樱和欧洲李的ＡＮＳ氨基酸序列相似度高ꎻ三华李花青素合成酶基因的表达存在组织器官差异性ꎬ果肉中表达量最高ꎬ茎中最低ꎻ三华李后熟转色过程中ＰｓＡＮＳ表达呈上升趋势ꎬ乙烯处理进一步上调了ＰｓＡＮＳ的表达ꎬ表明其对三华李果实发育和后熟过程中花青素的合成起着重要作用ꎮ参㊀考㊀文㊀献:[１]㊀徐美珍.翁源县三华李产业发展问题研究[Ｄ].佛山:仲恺农业工程学院ꎬ２０１５.[２]㊀王嘉楠ꎬ王雅茹ꎬ叶向库ꎬ等.澄清型三华李果汁饮料加工工艺研究[Ｊ].饮料工业ꎬ２０２０ꎬ２３(４):３９－４２. [３]㊀ＢｏｂｒｉｃｈＡꎬＦａｎｎｉｎｇＫＪꎬＲｙｃｈｌｉｋＭꎬｅｔａｌ.ＰｈｙｔｏｃｈｅｍｉｃａｌｓｉｎＪａｐａｎｅｓｅｐｌｕｍｓ:ｉｍｐａｃｔｏｆｍａｔｕｒｉｔｙａｎｄｂｉｏａｃｃｅｓｓｉｂｉｌｉｔｙ[Ｊ].ＦｏｏｄＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌꎬ２０１４ꎬ６５:２０－２６. [４]㊀冯筠庭.三华李果实发育转录组分析及其花青苷生物合成相关基因表达分析[Ｄ].广州:华南农业大学ꎬ２０１６. [５]㊀刘永吉ꎬ郭红辉ꎬ钟瑞敏ꎬ等.高花色苷含量的三华李浓缩果汁加工条件研究[Ｊ].食品研究与开发ꎬ２０１３ꎬ３４(２４):１３９－１４２.[６]㊀齐勇ꎬ赵德刚ꎬ吕立堂.茶树ＣｓＡＮＳ基因的克隆及在转基因烟草中的功能分析[Ｊ].农业生物技术学报ꎬ２０１９ꎬ２７(４):６３６－６４４.[７]㊀李全.三华李果实发育及采后保鲜过程酚类物质组成含量及抗氧化活性的变化规律[Ｄ].广州:华南理工大学ꎬ２０１９. [８]㊀赵维萍ꎬ丁子俊ꎬ王方平ꎬ等. 滁菊花青素合成酶(ＣｍＡＮＳ)基因的分子特征㊁原核表达与表达分析[Ｊ].植物生理学报ꎬ２０２２ꎬ５８(４):６７７－６８６.[９]㊀ＬｉＱꎬＣｈａｎｇＸＸꎬＷａｎｇＨꎬｅｔａｌ.Ｐｈｙｔｏｃｈｅｍｉｃａｌｓａｃｃｕｍｕｌａ￣ｔｉｏｎｉｎＳａｎｈｕａｐｌｕｍ(ＰｒｕｎｕｓｓａｌｉｃｉｎａＬ.)ｄｕｒｉｎｇｆｒｕｉｔｄｅｖｅｌｏｐ￣ｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｉｒｐｏｔｅｎｔｉａｌｕｓｅａｓａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｇ￣ｒｉｃｕｌｔｕｒａｌａｎｄＦｏｏｄＣｈｅｍｉｓｔｒｙꎬ２０１９ꎬ６７(９):２４５９－２４６６. [１０]盛建军ꎬ李想ꎬ何永美ꎬ等.ＵＶ－Ｂ辐射对花青素合成代谢的影响及分子机理[Ｊ].植物生理学报ꎬ２０１９ꎬ５５(７):９４９－９５８.[１１]ＧｏｎｇＺＺꎬＹａｍａｚａｋｉＭꎬＳｕｇｉｙａｍａＭꎬｅｔａｌ.Ｃｌｏｎｉｎｇａｎｄｍｏ￣ｌｅｃｕｌａｒａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｇｅｎｅｓｉｎｖｏｌｖｅｄｉｎａｎｔｈｏｃｙａｎｉｎｂｉｏ￣ｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｅｘｐｒｅｓｓｅｄｉｎａｆｏｒｍａ￣ｓｐｅｃｉｆｉｃｍａｎｎｅｒｉｎＰｅｒｉｌｌａｆｒｕｔｅｓｃｅｎｓ[Ｊ].ＰｌａｎｔＭｏｌｅｃｕｌａｒＢｉｏｌｏｇｙꎬ１９９７ꎬ３５(６):９１５－９２７.[１２]陈跃华ꎬ许云ꎬ吴文嫱ꎬ等.参薯ＤａＡＮＳ基因克隆及表达差异分析[Ｊ].植物生理学报ꎬ２０１５ꎬ５１(６):８５３－８５９. [１３]许玉超ꎬ侯喜林ꎬ徐玮玮ꎬ等.紫色不结球白菜花色苷合酶基因ＢｒｃＡＮＳ的克隆与表达分析[Ｊ].作物学报ꎬ２０１６ꎬ４２(６):８５０－８５９.[１４]王雪ꎬ曲柏宏ꎬ鹿艳新ꎬ等.苹果梨果皮花色素苷合成相关基因ＰｙＡＮＳ的克隆与表达分析[Ｊ].北方园艺ꎬ２０１６(５):１０８－１１２.[１５]辛转霞ꎬ唐豆豆ꎬ李果ꎬ等.凤丹牡丹ＡＮＳ(ＰｏＡＮＳ)基因克隆㊁特性及表达[Ｊ].东北林业大学学报ꎬ２０１６ꎬ７(４４):６４－６９.[１６]ＣａｒｂｏｎｅＦꎬＰｒｅｕｓｓＡꎬＤｅＶｏｓＲＣＨꎬｅｔａｌ.Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｌꎬｇｅｎｅｔｉｃａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｆａｃｔｏｒｓａｆｆｅｃｔｔｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｆｌａ￣ｖｏｎｏｉｄｇｅｎｅｓꎬｅｎｚｙｍｅｓａｎｄｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓｉｎｓｔｒａｗｂｅｒｒｙｆｒｕｉｔｓ[Ｊ].ＰｌａｎｔꎬＣｅｌｌ＆Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬ２００９ꎬ３２(８):１１１７－１１３１. [１７]王丽辉.苹果果皮花色苷代谢及相关基因调控的研究[Ｄ].北京:中国农业大学ꎬ２０１４.[１８]ＬｉｕＣＹꎬＦｅｎｇＣꎬＰｅｎｇＷＺꎬｅｔａｌ.Ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ￣ｌｅｖｅｌｄｒａｆｔｇｅｎｏｍｅｏｆａｄｉｐｌｏｉｄｐｌｕｍ(Ｐｒｕｎｕｓｓａｌｉｃｉｎａ)[Ｊ].ＧｉｇａＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０２０ꎬ９(１２):ｇｉａａ１３０.[１９]盖江涛ꎬ黄建峰ꎬ党志国ꎬ等.芒果ＡＮＳ基因的鉴定及与其他植物的比较分析[Ｊ].江苏农业科学ꎬ２０１７ꎬ４５(２０):４３－４９. [２０]金琦芳ꎬ陈志丹ꎬ孙威江ꎬ等.茶树ＣｓＡＮＳ基因及其启动子的克隆与生物信息学分析[Ｊ].茶叶科学ꎬ２０１６ꎬ３６(２):２１９－２２８.[２１]鲁迎青ꎬ祝志欣.花青素代谢途径与植物颜色变异[Ｊ].植物学报ꎬ２０１６ꎬ５１(１):１０７－１１９.[２２]孙玉燕ꎬ段蒙蒙ꎬ杨邱ꎬ等.心里美萝卜花青素合成酶基因ＲｓＡＮＳ克隆及花青素生物合成相关基因表达分析[Ｊ].植物遗传资源学报ꎬ２０１６ꎬ５(１７):８８９－８９６.[２３]杨慧珍.甘薯花青素合成酶(ＡＮＳ)基因的克隆及其组织表达模式分析[Ｊ].山西农业科学ꎬ２０２０ꎬ４８(１１):１７１８－１７２３. [２４]亓希武ꎬ帅琴ꎬ范丽ꎬ等.桑树花青素合成酶(ＡＮＳ)基因的克隆及在２种果色桑树中的表达特征[Ｊ].蚕业科学ꎬ２０１３ꎬ３９(１):５－１３.[２５]ＺｈａｎｇＹＴꎬＬｉｎｇＪꎬＺｈｏｕＨＳꎬｅｔａｌ.１￣Ｍｅｔｈｙｌｃｙｃｌｏｐｒｏｐｅｎｅｃｏｕｎｔｅｒａｃｔｓｅｔｈｙｌｅｎｅｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎｏｆａｎｔｈｏｃｙａｎｉｎａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｐｅａｃｈｓｋｉｎａｆｔｅｒｈａｒｖｅｓｔ[Ｊ].ＰｏｓｔｈａｒｖｅｓｔＢｉｏｌｏｇｙａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏ￣ｇｙꎬ２０２２ꎬ１８３:１１１７３７.[２６]ＦｉｇｕｅｒｏａＮＥꎬＧａｔｉｃａ￣ＭｅｌéｎｄｅｚＣꎬＦｉｇｕｅｒｏａＣＲ.Ｅｔｈｙｌｅｎｅａｐ￣ｐｌｉｃａｔｉｏｎａｔｔｈｅｉｍｍａｔｕｒｅｓｔａｇｅｏｆＦｒａｇａｒｉａｃｈｉｌｏｅｎｓｉｓｆｒｕｉｔｒｅ￣ｐｒｅｓｓｅｓｔｈｅａｎｔｈｏｃｙａｎｉｎｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓｗｉｔｈａｃｏｎｃｏｍｉｔａｎｔａｃｃｕ￣ｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｌｉｇｎｉｎ[Ｊ].ＦｏｏｄＣｈｅｍｉｓｔｒｙꎬ２０２１ꎬ３５８:１２９９１３.６１山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀。

植物花青素合成途径中的调控基因研究进展

植物花青素合成途径中的调控基因研究进展宫硖;薛静;张晓东【摘要】Anthocyanin, which existed widely in higher plants, is a water soluble plant pigment, and closely related to crop quality traits. Its biosynthetic pathway and the mechanism of related regulation proteins interaction was found in recent years with the further study of the mutants of Arabidopsis. The research of anthocyanins in flowers, fruits and seeds is always the hot spot. Recently there are many research reported, its deepening research can provide scientific basis for health care, and help us to use in many fields. Here we give reviews on the study status of plant anthocyanin biosynthetic genes, including plant anthocyanin biosynthetic pathway, the regulation of transcription factors in biosynthetic pathway, and the regulatory genes which have been separated and cloned.%花青素广泛分布于高等植物中,是一种水溶性的植物色素,与农作物的多种品质性状密切相关。

植物花青素生物合成相关基因研究进展

植物花青素生物合成相关基因研究进展庞红霞;祝长青;覃建兵【摘要】综述了植物花青素基因的研究现状和发展趋势,包括植物花青素生物合成途径,生物合成途径中关键酶基因的分离克隆及应用,为今后进一步研究花青素提供参考借鉴.【期刊名称】《种子》【年(卷),期】2010(029)003【总页数】5页(P60-64)【关键词】花青素;色素基因;生物合成;基因克隆【作者】庞红霞;祝长青;覃建兵【作者单位】新疆师范大学分子生物与生物信息学研究室,乌鲁木齐830053;新疆师范大学分子生物与生物信息学研究室,乌鲁木齐830053;新疆师范大学分子生物与生物信息学研究室,乌鲁木齐830053【正文语种】中文【中图分类】Q812花青素(Anthocyanins)是植物次生代谢过程中产生的类黄酮物质，是自然界一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素，属黄酮类化合物，广泛存在于植物的花、果实、种子、茎、叶和根中，是构成花瓣和果实颜色的主要色素之一。

自然条件下游离的花青素极少见，而常以糖苷的形式存在。

大量研究表明，天然花青素无毒，无诱变作用，而且有一定的营养和保健功能［1，2］。

并且，花青素的积累，可以提高植物的抗旱抗寒能力。

因此，花青素在食品、化妆品和医疗保健品方面有一定研究价值。

目前，国内外学者对植物天然色素的提取做了大量研究，并从分子水平分离了花青素合成相关结构基因和调控基因，从转录水平研究了其表达量及时空特异性和表达特异性，利用基因工程手段获得了转花青素基因植株［3，4］。

但国内学者仅对花色苷的提取分离、性质和功能进行了深入广泛的研究，揭示出花色苷稳定性比较差［5］。

该文简述了近几年来有关花青素基因的研究进展，为今后进一步研究花青素提供参考借鉴。

花青素生物合成代谢途径是类黄酮途径的一个分支途径，其生物合成途径在模式植物拟南芥、玉米、矮牵牛中已经很清楚，苯丙氨酸是类黄酮类生物合成的直接前体，花青素是在细胞质中从苯丙氨酸经一系列的酶促反应合成，经不同的羟基化、糖基化、甲基化、酰基化修饰后被转运到液泡中并予以汇集。

大豆ANS基因的生物信息学分析

大豆ANS基因的生物信息学分析摘要：花青素（Anthocyanidin），又称花色素，存在于植物细胞的液泡中，可由叶绿素转化而来，花青素合成酶（Anthocyanidin synthase，ANS）是催化无色花色素转变成花青素的关键酶，对大豆ANS基因进行分析，有助于研究植物叶色、果色和花色的形成机理，同时为深入研究大豆ANS基因家族的功能和结构特征提供依据。

利用相关的生物信息学软件分析了大豆ANS基因编码蛋白的氨基酸组成、结构域、保守区段、二级结构等蛋白质性质，同时对其疏水性/亲水性、跨膜区段、信号肽等进行了预测和分析，并与其它物种的LODX/ANS基因进行同源性比较和进化分析。

结果表明，其开放阅读框为1059 bp，编码352个氨基酸残基，相对分子质量为39.8 kDa，属于亲水性蛋白质；不存在信号肽，说明ANS可能不是分泌蛋白；糖基化和磷酸化预测结果说明，蛋白质存在一个N-糖基化位点和10个磷酸化位点；二级结构主要由α螺旋和无规则卷曲构成，不存在β折叠，表明蛋白质结构稳定性低。

关键词：大豆；花青素合成酶；生物信息学分析大豆（Glycine max）属于蝶形花科，又叫青仁乌豆、黄豆、泥豆、马料豆等，是中国重要粮食作物之一，现已知约有1000个栽培品种。

大豆是豆类中营养价值最高的品种，含有丰富的不饱和脂肪酸，多种微量元素、维生素及优质蛋白质，具有增强机体免疫力、预防血管硬化等作用。

花青素是类黄酮物质的一种，广泛存在于自然界中，是植物主要的水溶性色素之一。

花青素作为一种天然食用色素，安全、无毒、资源丰富，而且具有一定营养和药理作用[1]，如强抗氧化，即加强清除自由基能力，以及能预防心血管疾病、抗肿瘤、抗突变和辐射、调节血小板活性、防血小板凝结、免疫调节活性等[2]，在食品、化妆、医药方面有着巨大应用潜力，因此对花青素相关方面的研究一直是近年来的热点。

花青素是经苯丙烷代谢途径和类黄酮生物合成途径合成的（图1）。

植物花青素研究进展

作者简介赵云荣（１９６４－），女，河南焦作人，在读硕士，副教授，从事天然产物化学研究。

收稿日期２００７!１１!２９花青素（ａｎｔｈｏｃｙａｎｉｄｉｎ）又称花色素，是植物中的水溶性色素，也是植物花瓣中的主要呈色物质，广泛存在于２７个科７２个属的开花植物（被子植物）中［１］。

其中花青素含量较高的植物有葡萄、山楂、松针、紫薯、银杏、花生、苹果、茶叶、沙棘等，目前研究最多的有葡萄及紫薯。

花青素属于类黄酮化合物，其基本结构母核是２!苯基苯并呋喃（图１），大多数花青素在花色基元的３!，５!，７!碳位上有取代羟基。

由于Ａ环和Ｂ环各碳位上的取代基不同（羟基或甲氧基），形成了各种各样的花青素，目前已知的有２０多种，植物中常见的有天竺葵色素、矢车菊色素、飞燕草色素、芍药色素、牵牛色素及锦葵色素的衍生物６种。

自然条件下游离状态的花青素极少见，常通过糖苷键形成花色苷（Ａｎｔｈｏｃｙａｌｌｌｎ）。

笔者就花青素的分离与分析方法、生理活性、酰基化以及生物合成的基因工程等方面的研究进展作一简要综述。

１花青素的分离与分析方法１．１花青素的提取分离方法（１）溶剂萃取法。

目前，国内外关于花青素的提取分离主要是采用多级溶剂萃取和吸附层析法。

因花青素是水溶性色素，故多采用甲醇、乙醇和水等极性溶剂进行提取，提取液用溶剂萃取、纸层析或柱层析法进行分离纯化。

王淑敏［２］等和李菊梅［３］等用盐酸－乙醇溶液提取；吴信子等用盐酸－甲醇溶液提取，然后用纸层析法（中号）和柱层析法（聚乙酰胺）进行花色苷的分离［４］；方忠祥等采用体积分数１％盐酸水溶液提取，用盐酸－乙醇纯化［５］；徐杰等用浓度１％盐酸－正戊醇溶液提取，又利用柱层析和纸层析法，分离得到３种花青素，其中一种为针状结晶［６］；张晴比较了８种大孔吸附树脂对紫苏色素的吸附能力，并用吸附能力最好的ＡＢ!８型对其中的花青素进行了分离纯化［７］。

此外，还可用超声波法［８］和高压水法［９］来提取花青素。

（２）超声波法。