外源硫化氢对萝卜芽苗下胚轴中花青苷合成的影响
以花青苷敏感型的‘杨花’萝卜芽苗为试验材料，合适的光照培养条件下在营养液中外源添加不同浓度的硫化氢（H2S）供体硫氢化钠（NaHS）作为处理，以不加硫氢化钠的营养液为对照，探究硫化氢对花青苷合成的影响。实验结果表明，在一定硫氢化钠浓度范围内（0.5 mM～2 mM），随着硫氢化钠浓度的升高，花青苷含量显著提高。对结构基因和转录因子表达量的测定结果表明，硫氢化钠处理后，花青苷合成途径中的关键结构基因PAL、CHS、CHI、F3H、DFR、ANS、LDOX、UF3GT，调控基因PAP1、PAP2的表达量，关键酶PAL、CHI酶活性较对照相比都有显著提高，提高趋势与花青苷变化趋势相同。由此说明硫化氢通过上调调控花青苷合成的转录因子和关键结构基因的表达，提高关键酶活性来促进花青苷的合成和积累。PAG是硫化氢的合成抑制剂，PAG与NaHS共处理后萝卜芽苗中花青苷含量显著下降但仍高于对照，表明外源硫化氢可能通过介导内源硫化氢含量影响花青苷合成。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract. 1
Key words 1
引言 1
1 材料与方法 3
1.1 试验时间与试验材料 3
1.2 催芽、播种与培养方法 3
1.3 硫氢化钠浓度的选择与确定 4
1.4 花青苷含量测定方法 4
1.5 苯丙氨酸转氨酶（PAL）和查尔酮异构酶（CHI）活力的测定方法 4
1.5.1 PAL酶活检测方法 4
1.5.2 CHI酶活检测方法 4
1.6 CHS酶活检测方法 4
1.7 基因表达量检测方法 5
1.8 抑制剂浓度的选择与确定 5
1.9 数据处理及作图方法 5
2 结果与分析 5
2.1 外源硫氢化钠对萝卜芽苗下胚轴中花青苷含量的影响 5
2.2 外源硫氢化钠处理对花青苷合成途径中关键酶活力的影响 6
2.3 外源硫氢化钠处理对花青苷合成途径中关键基因表达量的影响 7
2.4 外源硫氢化钠处理对花青苷合成相关转录因子的影响 8< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
br /> 2.5 DL炔丙基甘氨酸对花青苷合成的影响 8
3 讨论 9
致谢 9
参考文献 10
外源硫化氢对萝卜芽苗下胚轴中花青苷合成的影响
引言
芽苗菜即利用植物的种子、果实或其他的营养储存器官在黑暗、弱光或其他不同光质条件和适宜的温湿度条件下培育出的可供使用的植物的嫩芽、芽苗或幼嫩的茎等芽苗类蔬菜[1]。因此类蔬菜具有独特的口感和丰富的营养价值，市场成交量逐年上升。萝卜（Raphanus sativus L.）芽苗[2]，即利用采收后的萝卜种子在适宜的生长培育条件下生长出的供食用的萝卜的幼苗，因其具有特殊的辛辣味口感和极高的营养价值（富含维生素C、黄酮类化合物、可溶性蛋白等）而广受消费者喜爱[35]。‘杨花’萝卜是一种极适合作为芽苗菜生产的材料，‘杨花’萝卜芽苗除食用功能外，因其还具有生长周期短、下胚轴薄而透明、且富含花青苷便于观察着色情况等优点，是研究花青苷合成与积累机制的理想材料。
花青苷是一种黄酮类化合物[6]，在植物体中花青苷含量的提升能够提高植物体的逆境缓解能力，例如植物体的光胁迫缓解能力和氧化胁迫缓解能力等[79]。对人体而言，花青苷具有良好的抗氧化能力及清除自由基的能力，对肿瘤和细胞变异具有抑制作用，还能够防止人体内过氧化作用[1012]。根据已有文献报道，外源添加褪黑素（melatonin）、氯化血红素（hemin）、氢气（H2）等均可显著增加植物体中花青苷的含量[1315]。花青苷的含量常与抗坏血酸含量呈线性相关，增加植物体中花青苷的含量能够间接增加植物体中抗坏血酸的含量[16]。
图1 花青苷的生物合成途径[18]
目前国内外研究表明，蓝莓、桑葚和石榴等水果中均含有丰富的花青苷，因花青苷结构上的不同位点能够结合不同集团而形成各种单体，不同的水果能够产生不同的颜色[17]。因此研究花青苷的合成与代谢对农业经济作物生产有重要指导意义。花青苷的合成受MYB家族转录因子（PAP1、PAP2）严格调控，花青苷的具体合成途径如图1所示，首先由苯丙氨酸解氨酶(Phenylalanine ammonialyas, PAL) 催化苯丙氨酸脱氨基生成肉桂酸，之后肉桂酸经过肉桂酸羧化酶(Cinnamate 4hydroxylase, C4H)和对香豆CoA连接酶(4Coumarate, 4CL)的催化形成对香豆酰CoA。CHS催化4香豆酸CoA与丙二酸CoA合成查尔酮，为类黄酮提供基本的碳骨架，是类黄酮类物质合成的第一个关键酶。CHI催化查尔酮生成4，5，7三羟基黄烷酮的反应可自发进行，但CHI可将反应效率提高7到10倍[19]。F3H催化4，5，7三羟基黄烷酮生成二氢黄酮醇，由于二氢黄酮醇是黄酮醇和花色素的共同前体，因此F3H是类黄酮合成通路分支点处的关键酶。二氢黄酮醇4–还原酶（Dihydroflavonol4reductase，DFR）是花青苷生物合成过程中后期表达的第一个关键酶，在辅因子NADPH 的作用下将4位的羰基还原为羟基，催化DHK、DHQ、DHM等3种不同的二氢类黄酮醇底物生成无色原花色素、天竺葵素、无色翠雀素和无色矢车菊素[20]。类黄酮–3–羟化酶（Flavonoid3hydroxylase，F3H）与类黄酮–3,5–羟化酶 （ Flavonoid3,5hydroxylase， F35H）两个酶催化类黄酮 B 环上羟基化反应，都属于细胞色素P450家族。F3H 催化二氢黄酮醇 B 环 3位置的羟基化，生成砖红色的花葵素糖苷。F35H 催化二氢黄酮醇B环3和5位置的羟基化，生成紫色或蓝色的翠雀素糖苷。花色素合成酶（Anthocyanidin synthase，ANS/ Leueoanthoeyanidin dioxygenase，LODX）催化无色的花色素形成有色花色素苷的前体[21]。ANS 已经在拟南芥、金鱼草、草莓等植物中克隆得到，一般由2个外显子和1个内含子组成。在拟南芥中已经获得了ANS的三维结构，是属于2ODD 家族的蛋白[22]。类黄酮葡萄糖苷转移酶（UDP Glucoseflavoniod glucosytransterase，UFGT）能将催化完成花青素第3、5 位的糖基化，使不稳定的花青素转变为稳定的花色素苷，可以使无色的花青素转变为有色的花青苷。
硫化氢（H2S）一直以来被认为是一种有毒气体，但随着对植物体中气体信号分子的深入研究发现，植物体自身会通过半胱氨酸脱巯基酶的作用产生H2S，是继一氧化碳（CO）和一氧化氮（NO）后的第三种重要的气体信号分子[23]。近年来在动物医学界的实验结果表明，硫化氢具有极强的抗氧化作用，能够减少脑外伤引起的脑水肿、脑组织体积缺损、海马神经元受损，可能有助于减轻脑外伤的病理发生[24]。在植物体的研究中表明，硫化氢气体参与植物体中很多重要的生理反应，外源硫化氢熏蒸后能够延长鲜切藕和金针菜的采后保鲜期[25,26]，硫化氢还能够介导半胱氨酸以缓解镉胁迫对拟南芥主根伸长的抑制和氧化损伤[27]。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract. 1
Key words 1
引言 1
1 材料与方法 3
1.1 试验时间与试验材料 3
1.2 催芽、播种与培养方法 3
1.3 硫氢化钠浓度的选择与确定 4
1.4 花青苷含量测定方法 4
1.5 苯丙氨酸转氨酶（PAL）和查尔酮异构酶（CHI）活力的测定方法 4
1.5.1 PAL酶活检测方法 4
1.5.2 CHI酶活检测方法 4
1.6 CHS酶活检测方法 4
1.7 基因表达量检测方法 5
1.8 抑制剂浓度的选择与确定 5
1.9 数据处理及作图方法 5
2 结果与分析 5
2.1 外源硫氢化钠对萝卜芽苗下胚轴中花青苷含量的影响 5
2.2 外源硫氢化钠处理对花青苷合成途径中关键酶活力的影响 6
2.3 外源硫氢化钠处理对花青苷合成途径中关键基因表达量的影响 7
2.4 外源硫氢化钠处理对花青苷合成相关转录因子的影响 8< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
br /> 2.5 DL炔丙基甘氨酸对花青苷合成的影响 8
3 讨论 9
致谢 9
参考文献 10
外源硫化氢对萝卜芽苗下胚轴中花青苷合成的影响
引言
芽苗菜即利用植物的种子、果实或其他的营养储存器官在黑暗、弱光或其他不同光质条件和适宜的温湿度条件下培育出的可供使用的植物的嫩芽、芽苗或幼嫩的茎等芽苗类蔬菜[1]。因此类蔬菜具有独特的口感和丰富的营养价值，市场成交量逐年上升。萝卜（Raphanus sativus L.）芽苗[2]，即利用采收后的萝卜种子在适宜的生长培育条件下生长出的供食用的萝卜的幼苗，因其具有特殊的辛辣味口感和极高的营养价值（富含维生素C、黄酮类化合物、可溶性蛋白等）而广受消费者喜爱[35]。‘杨花’萝卜是一种极适合作为芽苗菜生产的材料，‘杨花’萝卜芽苗除食用功能外，因其还具有生长周期短、下胚轴薄而透明、且富含花青苷便于观察着色情况等优点，是研究花青苷合成与积累机制的理想材料。
花青苷是一种黄酮类化合物[6]，在植物体中花青苷含量的提升能够提高植物体的逆境缓解能力，例如植物体的光胁迫缓解能力和氧化胁迫缓解能力等[79]。对人体而言，花青苷具有良好的抗氧化能力及清除自由基的能力，对肿瘤和细胞变异具有抑制作用，还能够防止人体内过氧化作用[1012]。根据已有文献报道，外源添加褪黑素（melatonin）、氯化血红素（hemin）、氢气（H2）等均可显著增加植物体中花青苷的含量[1315]。花青苷的含量常与抗坏血酸含量呈线性相关，增加植物体中花青苷的含量能够间接增加植物体中抗坏血酸的含量[16]。
图1 花青苷的生物合成途径[18]
目前国内外研究表明，蓝莓、桑葚和石榴等水果中均含有丰富的花青苷，因花青苷结构上的不同位点能够结合不同集团而形成各种单体，不同的水果能够产生不同的颜色[17]。因此研究花青苷的合成与代谢对农业经济作物生产有重要指导意义。花青苷的合成受MYB家族转录因子（PAP1、PAP2）严格调控，花青苷的具体合成途径如图1所示，首先由苯丙氨酸解氨酶(Phenylalanine ammonialyas, PAL) 催化苯丙氨酸脱氨基生成肉桂酸，之后肉桂酸经过肉桂酸羧化酶(Cinnamate 4hydroxylase, C4H)和对香豆CoA连接酶(4Coumarate, 4CL)的催化形成对香豆酰CoA。CHS催化4香豆酸CoA与丙二酸CoA合成查尔酮，为类黄酮提供基本的碳骨架，是类黄酮类物质合成的第一个关键酶。CHI催化查尔酮生成4，5，7三羟基黄烷酮的反应可自发进行，但CHI可将反应效率提高7到10倍[19]。F3H催化4，5，7三羟基黄烷酮生成二氢黄酮醇，由于二氢黄酮醇是黄酮醇和花色素的共同前体，因此F3H是类黄酮合成通路分支点处的关键酶。二氢黄酮醇4–还原酶（Dihydroflavonol4reductase，DFR）是花青苷生物合成过程中后期表达的第一个关键酶，在辅因子NADPH 的作用下将4位的羰基还原为羟基，催化DHK、DHQ、DHM等3种不同的二氢类黄酮醇底物生成无色原花色素、天竺葵素、无色翠雀素和无色矢车菊素[20]。类黄酮–3–羟化酶（Flavonoid3hydroxylase，F3H）与类黄酮–3,5–羟化酶 （ Flavonoid3,5hydroxylase， F35H）两个酶催化类黄酮 B 环上羟基化反应，都属于细胞色素P450家族。F3H 催化二氢黄酮醇 B 环 3位置的羟基化，生成砖红色的花葵素糖苷。F35H 催化二氢黄酮醇B环3和5位置的羟基化，生成紫色或蓝色的翠雀素糖苷。花色素合成酶（Anthocyanidin synthase，ANS/ Leueoanthoeyanidin dioxygenase，LODX）催化无色的花色素形成有色花色素苷的前体[21]。ANS 已经在拟南芥、金鱼草、草莓等植物中克隆得到，一般由2个外显子和1个内含子组成。在拟南芥中已经获得了ANS的三维结构，是属于2ODD 家族的蛋白[22]。类黄酮葡萄糖苷转移酶（UDP Glucoseflavoniod glucosytransterase，UFGT）能将催化完成花青素第3、5 位的糖基化，使不稳定的花青素转变为稳定的花色素苷，可以使无色的花青素转变为有色的花青苷。
硫化氢（H2S）一直以来被认为是一种有毒气体，但随着对植物体中气体信号分子的深入研究发现，植物体自身会通过半胱氨酸脱巯基酶的作用产生H2S，是继一氧化碳（CO）和一氧化氮（NO）后的第三种重要的气体信号分子[23]。近年来在动物医学界的实验结果表明，硫化氢具有极强的抗氧化作用，能够减少脑外伤引起的脑水肿、脑组织体积缺损、海马神经元受损，可能有助于减轻脑外伤的病理发生[24]。在植物体的研究中表明，硫化氢气体参与植物体中很多重要的生理反应，外源硫化氢熏蒸后能够延长鲜切藕和金针菜的采后保鲜期[25,26]，硫化氢还能够介导半胱氨酸以缓解镉胁迫对拟南芥主根伸长的抑制和氧化损伤[27]。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/nongxue/yy/114.html
