6种不结球白菜材料叶片抗氧化活性的比较及花青苷合成相关基因的表达分析.pdf

南 京 农 业 大 学 学 报 2018,41(3):422-428 http:/nauxb.njau.edu.cnJ o u r n a l o f N a n j i n g A g r i c u l t u r a l U n i v e r s i t y DOI:10.7685/jnau.201706044 收 稿 日 期 :2017-06-29 基 金 项 目 : 江 苏 省 农 业 科 技 自 主 创 新 项 目CX(15)1015; 江 苏 省 科 技 支 撑 计 划 项 目(BE2013429) 作 者 简 介 : 董 慧 杰, 硕 士 研 究 生。 * 通 信 作 者: 胡 春 梅, 副 教 授, 研 究 方 向 为 蔬 菜 分 子 生 物 学 与 遗 传 育 种,E-mail:jjjhcmnjau.edu.cn。 董 慧 杰, 韩 克, 侯 喜 林, 等.6 种 不 结 球 白 菜 材 料 叶 片 抗 氧 化 活 性 的 比 较 及 花 青 苷 合 成 相 关 基 因 的 表 达 分 析J. 南 京 农 业 大 学 学 报,2018, 41(3):422-428. 6 种 不 结 球 白 菜 材 料 叶 片 抗 氧 化 活 性 的 比 较 及 花 青 苷 合 成 相 关 基 因 的 表 达 分 析 董 慧 杰, 韩 克, 侯 喜 林, 张 志 硕, 胡 春 梅 * ( 南 京 农 业 大 学 园 艺 学 院/ 作 物 遗 传 与 种 质 创 新 国 家 重 点 实 验 室, 江 苏 南 京210095) 摘 要 : 目 的 本 文 旨 在 比 较 不 结 球 白 菜 不 同 材 料 间 叶 片 总 花 青 苷 含 量 及 其 抗 氧 化 活 性, 探 究 花 青 苷 合 成 相 关 基 因 的 表 达 特 性。 方 法 以6 种 不 结 球 白 菜 材 料 为 试 材, 采 用DPPH(1,1- 二 苯 基-2- 三 硝 基 苯 肼) 法 和 铁 离 子 还 原 能 力(FRAP) 法 检 测 了 叶 片 提 取 液 抗 氧 化 活 性, 并 测 定 了 花 青 苷 合 成 相 关 结 构 基 因( B r c F 3 H、 B r c D F R、 B r c A N S、 B r c C H I、 B r c C H S、 B r c U F G T) 和 调 节 基 因( B r c T T 8、 B r c T T G 1、 B r c M Y B 7 5、 B r c M Y B 9 0、 B r c G L 3、 B r c E G L 3 . 1、 B r c E G L 3 . 2) 的 表 达 水 平。 结 果 在6 种 不 结 球 白 菜 材 料 中, 深 紫 色 材 料NJZX1-4 的 总 花 青 苷 含 量 最 高, 为(801.557.4)gg -1 。 6 种 材 料 叶 片 提 取 液 的DPPH 自 由 基 清 除 率 为 (49.313.91)%(84.946.20)%, 铁 离 子 还 原 能 力 为(256.8136.3)(1279.5202.0)gg -1 , 其 中 紫 色 材 料NJZX1-1 叶 片 的DPPH 自 由 基 清 除 率 和 铁 离 子 还 原 能 力 最 强, 且 总 花 青 苷 含 量 与DPPH 自 由 基 清 除 率 和 铁 离 子 还 原 能 力 均 存 在 极 显 著 正 相 关。 结 构 基 因 B r c F 3 H、 B r c D F R、 B r c A N S 和 调 节 基 因 B r c T T 8 在6 种 材 料 中 的 表 达 量 与 总 花 青 苷 的 含 量 呈 正 相 关。 调 节 基 因 B r c M Y B 7 5 和 B r c T T G 1 在 紫 色 材 料NJZX1-4 叶 片 中 具 有 较 高 的 表 达 量, 而 B r c E G L 3 . 2 和 B r c M Y B 9 0 基 因 在 所 有 材 料 中 均 无 表 达。 结 论 不 结 球 白 菜 不 同 材 料 间 花 青 苷 含 量 和 抗 氧 化 活 性 存 在 显 著 差 异, 且 紫 色 材 料 富 含 的 花 青 苷 在 高 抗 氧 化 性 方 面 发 挥 了 重 要 作 用。 此 外,3 个 结 构 基 因 和3 个 调 节 基 因 的 表 达 水 平 与 总 花 青 苷 含 量 密 切 相 关, 在 调 控 不 结 球 白 菜 叶 片 着 色 过 程 中 起 重 要 作 用。 关 键 词 : 不 结 球 白 菜; 花 青 苷; 抗 氧 化 活 性; 结 构 基 因; 调 节 基 因 中 图 分 类 号 :S634.3 文 献 标 志 码 :A 文 章 编 号 :1000-2030 (2018 )03-0422-07 Comparisonofanthocyaninsantioxidantactivitiesandthe expressionanalysisofgenesrelatedtoanthocyaninsbiosynthesis intheleavesofsixnon-headingChinesecabbagematerials DONGHuijie,HANKe,HOUXilin,ZHANGZhishuo,HUChunmei * (CollegeofHorticulture/StateKeyLaboratoryofCropGeneticsandGermplasmEnhancement, NanjingAgriculturalUniversity,Nanjing210095,China) Abstract:ObjectivesTheaimofthisstudywastocomparetheantioxidantactivityoftotalanthocyaninscontentintheleavesof differentnon-heading Chinese cabbage materials,and to investigate the expression patterns of genes related to anthocyanins biosynthesisinthesematerials.MethodsWeusedsixmaterialsofnon-headingChinesecabbages,andmeasuredtheantioxidant activitiesofleaves by using DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl)and FRAP(ferric reducing ability of plasma)methods. In addition,wedeterminedtheexpressionlevelsofrelatedstructuralgenes( B r c F 3 H, B r c D F R, B r c A N S, B r c C H I, B r c C H S, B r c U F G T)and regulatorygenes( B r c T T 8, B r c T T G 1, B r c M Y B 7 5, B r c M Y B 9 0, B r c G L 3, B r c E G L 3 . 1, B r c E G L 3. 2)relatedtoanthocyaninsbiosynthesis. ResultsAmongsixmaterials,totalanthocyaninscontentwasthehighestinthedeeppurplematerialNJZX1-4,whichwas(801.5 57.4)gg -1 .DPPHfreeradicalscavengingratesofsixmaterialswere(49.313.91)%-(84.946.20)%,andFRAPvalueswere (256.8136.3)-(1279.5202.0)gg -1 ,whichwashigherinpurplematerialNJZX1-1thanthoseofothermaterials.Thecorrela- tionamongtotalanthocyaninscontent,DPPHradicalscavengingrateandFRAP antioxidantcapacitywereextremelysignificant. Moreover,we found that the expression of anthocyanins structural genes( B r c F 3 H, B r c D F R and B r c A N S)and regulatory genes ( B r c T T 8)werepositivelycorrelatedwiththecontentoftotalanthocyanins. Regulatorygenes B r c E G L 3. 2and B r c M Y B 9 0hadno expressionin all materials,and B r c M Y B 7 5 and B r c T T G 1 were highly expressed in the deep purple leaf material NJZX1-4. ConclusionsThereweresignificantdifferencesintotalanthocyaninscontentandantioxidantactivityamongdifferentnon-heading 第3 期 董 慧 杰, 等:6 种 不 结 球 白 菜 材 料 叶 片 抗 氧 化 活 性 的 比 较 及 花 青 苷 合 成 相 关 基 因 的 表 达 分 析 Chinesecabbagematerials,andanthocyaninsplayedanimportantroleinantioxidantactivitiesinleaves.Theexpressionlevelsof threeanthocyaninsstructuralgenesandthreeregulatorygeneshadcloserelationwiththeaccumulationofanthocyaninsinleaves, indicatingthatthesegenesmightplayanimportantroleinregulatingthecoloringprocessinleavesofnon-headingChinesecabbage. Keywords:non-headingChinesecabbage;anthocyanins;antioxidantactivity;structuralgenes;regulatorygenes 不 结 球 白 菜( B r a s s i c a r ap assp. c hi n e ns i s) 因 其 适 应 性 广、 营 养 丰 富、 栽 培 方 便 和 生 长 周 期 短, 而 受 到 人 们 的 青 睐。 紫 色 不 结 球 白 菜 叶 片 上、 下 表 皮 具 有 较 大 的 颜 色 差 异, 通 常 上 表 皮 呈 深 紫 色 或 亮 紫 色, 下 表 皮 紫 色 分 布 不 均 匀, 富 含 花 青 苷 1-2 。 花 青 苷 主 要 存 在 于 植 物 液 泡 中, 使 植 物 花、 叶 片、 果 实、 种 子 等 呈 现 不 同 色 彩 3 。 研 究 表 明, 花 青 苷 是 最 理 想 的 抗 自 由 基 物 质, 具 有 很 强 的 抗 氧 化 性 4 和 抗 癌 及 预 防 心 血 管 疾 病 等 作 用 5-6 。 花 青 苷 的 抗 氧 化 性 与 活 性 酚 羟 基 有 关, 酚 羟 基 具 有 很 强 的 抗 氧 化 活 性, 使 花 青 苷 具 有 清 除 各 种 活 性 氧 自 由 基 的 能 力 7-8 。 植 物 花 青 苷 生 物 合 成 途 径 属 于 类 黄 酮 生 物 合 成 途 径 分 支 之 一, 其 生 物 合 成 过 程 不 仅 受 结 构 基 因 的 作 用,还 受 相 关 调 节 基 因 的 影 响 9-10 。 在 植 物 花 青 苷 合 成 途 径 中, 结 构 基 因 直 接 参 与 花 青 苷 和 中 间 代 谢 产 物 的 合 成 与 贮 藏, 主 要 包 括 查 尔 酮 合 酶 基 因( C H S)、 查 尔 酮 异 构 酶 基 因( C H I)、 黄 烷 酮3- 羟 化 酶 基 因( F 3 H) 和 类 黄 酮3- 羟 化 酶 基 因( F 3 H)、NADPH 依 赖 性 二 氢 黄 酮 醇 还 原 酶 基 因( D F R)、 无 色 花 青 苷 双 加 氧 酶 / 花 青 苷 合 成 酶 基 因( L D O X / A N S) 和 类 黄 酮-3- O- 葡 糖 基 转 移 酶 基 因( U F 3 G T)。 与 植 物 花 青 苷 合 成 有 直 接 关 系 的 转 录 因 子 主 要 包 括R2R3-MYB、MYC(bHLH) 和WD40 三 类, 通 过 其 单 体 或 者 复 合 体 来 调 控 结 构 基 因 的 表 达, 进 而 影 响 花 色 素 的 积 累。 目 前, 植 物 中 花 青 苷 的 研 究 多 集 中 在 其 组 分 研 究 上。 本 研 究 以6 种 不 同 着 色 程 度 的 不 结 球 白 菜 为 试 验 材 料, 比 较 其 总 花 青 苷 含 量, 采 用DPPH 自 由 基 清 除 能 力 法(DPPH 法) 和 铁 离 子 还 原 能 力 法(FRAP 法) 来 研 究 叶 色 差 异 的 不 结 球 白 菜 叶 片 的 抗 氧 化 活 性, 并 利 用 实 时 定 量 和 半 定 量 方 法 测 定 花 青 苷 合 成 相 关 结 构 基 因 和 调 节 基 因 的 表 达 水 平, 为 进 一 步 研 究 不 结 球 白 菜 中 花 青 苷 的 特 性 及 生 物 合 成 机 制 提 供 理 论 基 础。 1 材 料 与 方 法 图1 6 种 不 结 球 白 菜 材 料 叶 色 的 比 较 Fig.1 Comparisonofleafcolorinsixnon-headingChinesecabbagematerials a. 苏 州 青Suzhouqing;b.NJZX1-0;c.NJZX2-1;d.NJZX1-1;e.NJZX2-2;f.NJZX1-4. 1.1 材 料 选 用6 种 不 结 球 白 菜 材 料( 图1), 分 别 为 深 紫 色 的NJZX1-4( 常 规 紫 色 可 育 系), 紫 色 的NJZX1-1( 常 规 紫 色 不 育 系), 绿 色 的 苏 州 青 和NJZX1-0( 由NJZX1-4 经 化 学 诱 变 后 挑 选 出 的 可 稳 定 遗 传 的 绿 色 突 变 3 2 4 南 京 农 业 大 学 学 报 第41 卷 单 株), 深 紫 色 单 株(NJZX2-2) 和 浅 紫 色 单 株(NJZX2-1) 由NJZX1-4( 母 本) 和NJZX1-0( 父 本) 杂 交 后F 1 代 经 自 交 后 所 得F 2 代。 将 种 子 用 蒸 馏 水 冲 洗 干 净, 室 温 催 芽3d, 播 种 至 穴 盘。 幼 苗 长 到2 叶1 心 时 移 至 大 棚, 待 材 料 长 至7 叶 期 时 取 样, 并 将 所 有 样 品 置 于-80 保 存 备 用。 1.2 花 青 苷 的 提 取 与 测 定 参 照 王 小 青 等 11 的 方 法 并 略 有 改 动。 取 新 鲜 功 能 叶 片0.1g 用 液 氮 研 磨 后, 加 入1.5mL 酸 化 甲 醇 ( 含 体 积 分 数3% 的HCl), 适 当 摇 晃 条 件 下 室 温 浸 提10h; 常 温10000rmin -1 离 心5min, 然 后 取 上 清 液 经 0.22m 滤 膜 过 滤, 备 用。 采 用pH 值 示 差 法 测 定 总 花 青 苷 含 量, 具 体 步 骤 参 照 许 玉 超 等 12 的 方 法。 1.3 不 结 球 白 菜 叶 片 花 青 苷 抗 氧 化 活 性 测 定 DPPH 法: 参 照 殷 丽 琴 等 13 的 方 法 测 定DPPH 自 由 基 清 除 率, 生 物 学 重 复3 次。 FRAP 法: 参 照Benzie 等 14 的 方 法 测 定FRAP 值 并 略 有 改 动。 将FRAP 工 作 液 预 热 至37, 提 取 的 甲 醇 粗 液150L, 加 入2850LFRAP 工 作 液, 暗 室 反 应30min 后 测 定593nm 波 长 下 的 吸 光 值。 以 没 食 子 酸 溶 液 作 为 标 准 样 品 绘 制 标 准 曲 线 y=0 .0066 x+0 .1127( R 2 =0.9696)。 单 位 为gg -1 。 重 复3 次。 1.4 总RNA 的 提 取 与 单 链cDNA 的 合 成 总RNA 的 提 取 参 照RNA 提 取 试 剂 盒 使 用 说 明 书(TaKaRa)。 单 链cDNA 的 合 成 参 照PrimeScriptRT reagentKitwithgDNAEraser 反 转 录 试 剂 盒(TaKaRa)。 1.5 实 时 荧 光 定 量PCR 利 用BeaconDesignerv7.9 软 件 设 计 引 物, 引 物 序 列 如 表1 所 示。 A c t i n 基 因 作 为 内 参 15 , 并 通 过 普 通 PCR 验 证 引 物 的 特 异 性。 RT-qPCR 反 应 采 用SYBR P r e m i x E x T aq 试 剂 盒, 以 稀 释10 倍 的 单 链cDNA 作 为 模 板。 体 系 共20L, 含SYBR P r e m i x E x T a q10L,ddH 2 O7.2L, 模 板2L, 正、 反 引 物 各0.4L。 生 物 学 重 复3 次, 相 对 定 量 测 定 参 照 C T 法 16 。 表1 引 物 序 列 Table1 Primersequencesinthisstudy 引 物Primer 序 列Sequence(53) 用 途Usage B r c C H I-F/R TATTAAGGTGACGATGAAG/GAGAGAGCAAAGAGAATC RT-qPCR B r c C H S-F/R ATCCAGACTACTACTTCC/GACTTCAACAACCACAAT RT-qPCR B r c F 3 H-F/R CGAGCAGACTATCAATAG/ATATCTCTACTCATCTTTCTC RT-qPCR B r c D F R-F/R CATAAGACAAGGACAGTAT/CGGAGATAGTAAGAATCG RT-qPCR B r c A N S-F/R ACCTTCATTCTACACAAC/AATCCTTACCTTCTCCTT RT-qPCR B r c U F G T-F/R GTAATGTATCCGTGGTTAG/GGTAGAGGTTAAGAGGTT RT-qPCR B r c G L 3-F/R TCTATCTCTGCTTCTCAA/CTTCCTCGTCTTAATGTC RT-PCR B r c E G L 3 . 1-F/R GTGAAGAACTCAATAACTG/GTGAAGAACTCAATAACTG RT-PCR B r c E G L 3 . 2-F/R AGAGTGATATAGGAGAAGAT/TCGTATCATCAAGAATCG RT-PCR B r c T T 8-F/R CTGGAATCTACTCATCAC/GCATCTCATCTCTAACAA RT-PCR B r c T T G 1-F/R CACTCCACCATCATCTAC/GTCAAGAATCACAACCTTAT RT-PCR B r c M Y B 9 0-F/R ACCCATTTGAGTAAGAAA/GGTATAAGAGCAAGGAAT RT-PCR B r c M Y B 7 5-F/R GCTGTAATACCAAGATGA/AAGGAATAGAGGAATAACG RT-PCR A c t i n-F/R GTTGCTATCCAGGCTGTTCT/AGCGTGAGGAAGAGCATAAC RT-PCRorRT-qPCR 1.6 半 定 量PCR 以 单 链cDNA 作 为 模 板, 体 系20L:2HiQPCRMix10L, 引 物 各1L, 模 板1L,ddH 2 O7L。 反 应 程 序 为:962min;9630s,5730s,7230s,28 个 循 环;7210min。 1.7 数 据 处 理 采 用MicrosoftExcel2007 和SPSS20.0 软 件 对 数 据 进 行 统 计 分 析, 以 - x SD 表 示。 2 结 果 与 分 析 2.1 不 结 球 白 菜 叶 片 的 总 花 青 苷 含 量由 图2 可 以 看 出: 不 结 球 白 菜 深 紫 色 材 料NJZX2-2 和NJZX1-4 叶 中 总 花 青 苷 含 量 较 高, 分 别 为 4 2 4 第3 期 董 慧 杰, 等:6 种 不 结 球 白 菜 材 料 叶 片 抗 氧 化 活 性 的 比 较 及 花 青 苷 合 成 相 关 基 因 的 表 达 分 析 图2 6 种 不 结 球 白 菜 材 料 叶 片 中 总 花 青 苷 含 量 的 比 较 Fig.2 Comparisonoftotalanthocyanincontentof6 materialsinnon-headingChinesecabbageleaves不 同 大 写 字 母 表 示 在0.01 水 平 差 异 显 著。 下 同。 Different capital letters indicate significant difference at 0.01 level.Thesameasfollows. (693.050.6) 和(801.557.4)gg -1 , 极 显 著 高 于 浅 紫 色 材 料NJZX1-1( P0.01);NJZX2-1 叶 中 总 花 青 苷 含 量 为(279.756.5)gg -1 , 且 极 显 著 低 于NJZX1-1; 绿 色 材 料NJZX1-0 和 苏 州 青 叶 中 总 花 青 苷 含 量 基 本 上 为0。 2.2 不 结 球 白 菜 叶 片 提 取 液 的 抗 氧 化 活 性 由 图3 可 见:6 种 不 结 球 白 菜 材 料 叶 片 提 取 液 对DPPH 自 由 基 均 具 有 良 好 的 清 除 能 力, DPPH 自 由 基 清 除 率 为(49.313.91)%(84.94 6.20)%, 变 异 系 数 为20.7%。 6 种 材 料 中 叶 片 提 取 液 的DPPH 自 由 基 清 除 率 由 大 到 小 依 次 为 NJZX1-1、NJZX1-4、NJZX2-2、NJZX2-1、NJZX1-0、 苏 州 青, 且 紫 色 材 料 叶 片 的DPPH 自 由 基 清 除 率 极 显 著 高 于 绿 色 材 料 叶 片。 叶 片 提 取 液 的 铁 离 子 还 原 能 力 整 体 上 是 紫 色 叶 片 提 取 液 高 于 绿 色 叶 片( P0.05)。6 种 材 料 叶 片 提 取 液 的FRAP 值 为(256.8136.3)(1279.5202.0)gg -1 。 其 中, NJZX1-1 叶 片 提 取 液 的 铁 离 子 还 原 能 力 最 强, 而NJZX2-1 与NJZX1-0 差 异 不 显 著。 相 关 性 分 析 表 明, 不 同 叶 色 白 菜 叶 片 中 总 花 青 苷 含 量 与 铁 离 子 还 原 能 力 极 显 著 相 关, 相 关 系 数 为0.646, 与DPPH 自 由 基 清 除 率 也 极 显 著 相 关, 相 关 系 数 为0.829。 图3 不 结 球 白 菜 叶 片 提 取 液 的DPPH 自 由 基 清 除 率 和FRAP 值 Fig.3 DPPHfreeradical-scavengingratesandthevaluesofFRAPoftheextractsfrom non-headingChinesecabbageleaves 不 同 小 写 字 母 表 示 在0.05 水 平 差 异 显 著。 Differentsmalllettersindicatesignificantdifferenceat0.05level. 2.3 不 结 球 白 菜 花 青 苷 合 成 途 径 中 结 构 基 因 的 表 达 特 性 由 图4 可 见: 花 青 苷 合 成 途 径 中 结 构 基 因 B r c F 3 H、 B r c D F R 和 B r c A N S 的 表 达 水 平 在 紫 色 叶 片 中 极 显 著 高 于 绿 色 叶 片, 且 在6 种 材 料 中 相 对 表 达 量 与 叶 片 总 花 青 苷 含 量 呈 正 相 关。 除 B r c U F G T 基 因 外 其 他5 个 结 构 基 因 在 深 紫 色 材 料NJZX1-4 和NJZX2-2 中 均 有 较 高 的 表 达 量; B r c C H I 基 因 在 绿 色 的 苏 州 青 中 的 表 达 量 显 著 高 于 紫 色 材 料NJZX1-1, B r c C H S 基 因 在 苏 州 青 中 的 表 达 量 显 著 高 于 浅 紫 色 材 料NJZX2-1, 而 B r c U F G T 基 因 在 所 有 材 料 中 的 表 达 均 处 于 较 低 水 平。 2.4 不 结 球 白 菜 花 青 苷 合 成 途 径 中 调 节 基 因 的 表 达 特 性 7 个 调 控 花 青 苷 的 调 节 基 因 在6 种 材 料 叶 片 中 的 表 达 结 果( 图5) 显 示: 调 节 基 因 表 达 具 有 特 异 性。 其 中, B r c G L 3 和 B r c E G L 3. 1 基 因 表 现 出 相 似 的 表 达 模 式, 即 在6 种 材 料 叶 片 中 均 有 表 达 且 在 材 料 间 差 异 不 明 显。 此 外, B r c M Y B 75 基 因 和 B r c T T G 1 基 因 在 深 紫 色 材 料NJZX1-4 叶 片 中 有 较 高 表 达, 而 B r c E G L3 . 2 基 因 和 B r c M Y B 9 0 基 因 在 所 有 材 料 的 叶 片 中 均 不 表 达; B r c T T 8 基 因 在 所 有 材 料 中 表 现 不 同 的 表 达 水 平, 其 表 达 量 由 大 到 小 依 次 为NJZX2-2、NJZX1-4、NJZX1-1、NJZX2-1、 苏 州 青、NJZX1-0, 与 花 青 苷 含 量 测 定 结 果 一 致。 5 2 4 南 京 农 业 大 学 学 报 第41 卷 图4 不 结 球 白 菜 花 青 苷 合 成 途 径 中 结 构 基 因 的 相 对 表 达 水 平 Fig.4 Relativeexpressionlevelsofthestructuralgenesoftheanthocyaninbiosynthesis innon-headingChinesecabbage 图5 不 结 球 白 菜 花 青 苷 合 成 途 径 中 调 节 基 因 的 表 达 量 Fig.5 Expressionleveloftheregulatorygenesoftheanthocyaninbiosynthesis innon-headingChinesecabbage 6 2 4 第3 期 董 慧 杰, 等:6 种 不 结 球 白 菜 材 料 叶 片 抗 氧 化 活 性 的 比 较 及 花 青 苷 合 成 相 关 基 因 的 表 达 分 析 3 讨 论 紫 色 白 菜 类 叶 片 中 所 含 色 素 大 多 为 花 青 苷 类 化 合 物 17 。 红 叶 芥 菜、 紫 红 色 大 白 菜、 红 菜 薹、 紫 色 小 白 菜 和 紫 结 球 甘 蓝5 种 芸 薹 属 新 鲜 叶 片 花 青 苷 含 量 为130.0719.0gg -118 。 本 研 究 中, 紫 色 不 结 球 白 菜 叶 片 中 花 青 苷 含 量 为0801.5gg -1 , 绿 色 叶 片 基 本 不 含 花 青 苷; 其 中, 紫 色 不 结 球 白 菜NJZX1-4 叶 片 中 花 青 苷 含 量 明 显 高 于 红 叶 芥 菜(719.0gg -1 )。 紫 色 白 菜 叶 片 中DPPH 自 由 基 清 除 率 和 铁 离 子 还 原 能 力 (FARP 值) 均 显 著 高 于 绿 色 叶 片, 且 叶 片 花 青 苷 含 量 与DPPH 自 由 基 清 除 率 和 铁 离 子 还 原 能 力 基 本 呈 正 相 关, 这 与 殷 丽 琴 等 13 研 究 结 果 一 致。 植 物 中 花 青 苷 生 物 合 成 受 结 构 基 因 的 作 用。 Gong 等 19 研 究 发 现 F 3 H 基 因 在 红 色 紫 苏 叶 片 中 表 达, 而 在 绿 叶 材 料 中 不 表 达,Sparvoli 等 20 在 葡 萄 中 也 发 现 类 似 结 果。 过 量 表 达 D F R 1 基 因, 可 以 增 加 转 基 因 植 株 中 花 青 苷 的 含 量 21-22 。 紫 色 羽 衣 甘 蓝 中 D F R 和 A N S 的 表 达 明 显 高 于 绿 色 材 料 23 。 在 本 研 究 中, 结 构 基 因 B r c F 3 H、 B r c D F R 和 B r c A N S 在 紫 色 不 结 球 白 菜 叶 片 中 的 表 达 极 显 著 高 于 绿 色 叶 片, 且 其 表 达 水 平 与 不 结 球 白 菜 叶 片 紫 色 着 色 程 度 呈 正 相 关, 即 叶 片 花 青 苷 含 量 越 高, 基 因 的 表 达 量 越 高, 因 此 推 测 基 因 B r c F 3 H、 B r c D F R 和 B r c A N S 为 影 响 不 结 球 白 菜 花 青 苷 生 物 合 成 的 关 键 基 因。 双 子 叶 植 物 花 青 苷 的 生 物 合 成 不 但 受 结 构 基 因 的 影 响, 还 受 转 录 因 子 的 调 控 作 用 24 。 植 物 花 青 苷 生 物 合 成 调 控 因 子 主 要 有 三 大 类, 包 括MYB 蛋 白、bHLH 蛋 白 和WD40 蛋 白,3 种 蛋 白 之 间 均 可 发 生 相 互 作 用,进 而 形 成 二 元 复 合 物 或 者 相 互 作 用 成MYB-bHLH-WD40 三 元 复 合 物 共 同 调 控 基 因 表 达 25-26 。 在 拟 南 芥 中,WD-repeat 蛋 白TTG1 通 过 结 合bHLH 转 录 因 子(GL3、TT8 或EGL3) 和R2R3-MYB 转 录 因 子 (MYB75/PAP1、MYB90/PAP2、MYB113 或MYB114) 形 成WD-repeat/Mybs/bHLH 复 合 物 来 上 调 花 青 苷 合 成 后 期 基 因( D F R、 A N S 或 U F 3 G T) 的 表 达 27-28 。 本 研 究 中, 我 们 发 现 在 验 证 的7 个 调 节 基 因 中, B r c G L 3、 B r c E G L 3 . 1 和 B r c T T 8 基 因 在 绿 色 和 紫 色 材 料 中 均 有 表 达, 其 中 B r c T T 8 基 因 在 不 同 材 料 中 的 表 达 水 平 与 其 叶 片 着 色 程 度 相 关, 即 花 青 苷 含 量 越 多, B r c T T 8 表 达 量 越 高。 另 外, B r c M Y B 75 和 B r c T T G 1 在 深 紫 色 材 料 NJZX1-4 叶 片 中 有 较 高 表 达。 本 试 验 结 果 表 明 这 些 转 录 因 子 在 很 大 程 度 上 参 与 了 叶 片 中 花 青 苷 的 生 物 合 成 调 控, 但 其 是 如 何 通 过 调 节 结 构 基 因 进 而 调 控 花 青 苷 的 积 累, 有 待 进 一 步 研 究。 参 考 文 献References : 1 李 长 新. 紫 色 小 白 菜 花 青 素 理 化 性 质 研 究D. 杨 凌: 西 北 农 林 科 技 大 学,2011. LiCX.ThestudyofphysicochemicalpropertyofanthocyanidininpurplepakchoiD.Yangling:NorthwestA&FUniversity,2011(inChinese withEnglishabstract). 2 徐 学 玲, 赵 岫 云, 王 丹, 等.HPLC-ESI-MS 分 析 紫 色 小 白 菜 中 花 青 苷 组 成 分 析J. 食 品 工 业 科 技,2014,35(11):278-281. XuXL,ZhaoXY,WangD,etal.HPLC-ESI-MSanalysisofthestructureandcontentofanthocyaninsinpurplepakchoiJ.Scienceand TechnologyofFoodIndustry,2014,35(11):278-277(inChinesewithEnglishabstract). 3 TanakaY,SasakiN,OhmiyaA.Biosynthesisofplantpigments:anthocyanins,betalainsandcarotenoidsJ.PlantJournalforCellandMolecular Biology,2008,54(4):733-749. 4 Pascual-TeresaSD,Sanchez-BallestaMT.Anthocyanins:fromplanttohealthJ.PhytochemistryReviews,2008,7(2):281-299. 5