杂草稻颖果中原花青素含量与其地理分布的关系
本实验为了研究杂草稻中原花青素含量与地理分布的关系，针对分布在全国69个主要水稻种植地的207个杂草稻品种进行了原花青素含量的测定，使用解剖镜对这207种杂草稻进行颖果果皮的颜色进行了观察。结果表明红褐色果皮杂草稻的原花青素含量最高；白色果皮杂草稻中不含原花青素。同时将各品种的原花青素含量与当地的生境因子进行了分析，结果表明水稻中原花青素含量与纬度呈显著正相关；与收货后两月均温、年均温、年均降雨量呈显著负相关；与海拔无相关关系。
目录
摘要 3
关键词 3
Abstract 3
Key words 3
引言 3
1 材料与方法 5
1．1 实验材料 5
1．1．1 试剂与耗材 5
1．1．2 材料 5
1．2 实验方法 6
1．2．1 制作(+)儿茶素标准曲线 6
1．2．2 原花青素提取 6
1．2．3 原花青素含量检测 6
1．2．4 杂草稻与采集地生境因子统计 6
1．2．5 杂草稻果皮颜色观察 6
2 结果与分析 7
2．1 颖果果皮颜色统计 7
2．2 标准曲线与回归方程 7
2．3 杂草稻原花青素含量与果皮色的比较 8
2．4 杂草稻原花青素含量与生境因子的相关性 9
3 讨论 10
致谢 10
参考文献 10
杂草稻颖果中原花青素含量与其地理分布的关系
引言
原花青素（Proanthocyanidin,PC）是一类广泛分布于植物组织中的天然多酚化合物，是植物通过其自身的类黄酮次生代谢途径合成的一种聚多酚类化合物；是由黄烷3醇，如（+）儿茶素((+)catechin)和（）表儿茶素(()epiactechin)等单倍体的聚合而成的寡聚物或者多聚物[1]。根据聚合度，通常将2聚体至5聚体结构的原花青素称为低聚原花青素（Oligomeric Proanthocyanidins,OPC），5聚体以上结构的称为高聚原花青素（Polymeric Proanthocyanid *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
ins，PPC）[2]。其生物合成都起始于苯丙氨酸，目前有很多关于原花青素合成机理的假说，包括聚合起始于植物细胞中央大液泡、由无色花青素、黄烷3醇和花青素等前体物质经过一系列反应生成等等，其中催化原花青素合成反应的酶可能包括：花青素还原酶（anthocyanidin reductase,ANR）和无色花青素还原酶（Leucoanthocyanidin reductase,LAR）等。
原花青素被认为是最强的天然抗氧化剂之一，它的的强抗氧化作用是由于B环上相邻的双酚性羟基基团的广泛电子离域作用，使它能够形成相应的稳定的氧化形式。此外，在其大分子结构中，与氧原子相邻的几个二羟基酚基允许原花青素与金属离子如三价铁离子Fe3+、二价铜离子Cu2+、三价铝离子Al3+和蛋白质完全结合。该行为降低了作为自由基反应催化剂的金属离子的活性，减少了自由基对机体的攻击，所以给原花青素带来了相当于维生素C二十倍，维生素E五十倍的抗氧化能力。
由于原花青素天然、低毒性的强抗氧化能力、消除自由基的能力，并且还具有防治心血管疾病，提高人体免疫功能等多种保健功效，近年来成为了国内外研究的热门对象。原花青素天然存在于一些谷类和豆类种子（例如大麦籽粒，小扁豆）中，并且在许多水果（例如葡萄，苹果，不同的浆果）中特别丰富，目前用于过提取原花青素的植物包括葡萄、山楂、日本罗汉柏、白桦树、野生刺葵、番荔枝、野草莓、苹果、扁桃、高梁、耳叶番泻、可可豆、海岸松和大黄等等。在禾本科植物中，绝大多数是针对其果实中分布的原花青素所展开的研究[3]。
在水稻颖果的果皮中，由于花青素（Anthocyanin）和原花青素的积累，呈现出多种颜色，称为有色稻米（colored rice），通过国际水稻所IRRI的分类标准，可将其果皮分为白、浅褐色、褐色斑点、褐色、红色、易变的紫色、紫色共7种颜色[4]，此外，Qiu等人在商品化野生稻中检测到低聚原花青素[5]。原花青素具有比花青素更强的抗氧化活性，但在包括传统红色颖果皮水稻品种的水稻品种在内中，很少有关于这方面的报道。
同时原花青素作为一种生物类黄酮（Flavonoids），也属于重要的植物次生代谢物之一。植物次生代谢产物的生物合成和积累，如原花青素、和黄酮类物质，尤其受到植物自身遗传因子的调控，但同时外部环境因素对参与植物次生代谢的酶也能造成一定的影响，所以在植物中，次生代谢产物的积累过程是基因调控与环境选择之间复杂的相互作用的结果。不同纬度和经度的生长地点都有它们独特的环境条件，如生长季气候、日照时长、温度、大气中的紫外辐射、降水和湿度。如戴鑫[6]等人发现蒲公英、车前草等10种植物中，黄酮、缩合单宁、简单酚与总酚4种植物次生代谢物含量会出现季节性变化，在6月时含量最低，而在7月8月时出现最高峰，9月时又开始下降。通过魏贤星[7]等人对天女木兰的研究发现，在不同海拔地区的相同营养器官中，绿原酸、皂苷、黄酮和鞣质含量均有所不同，且各个最高含量所对应的海拔高度均不同。大量研究表明，中波红斑效应紫外线（UVB）能够诱导植物合成更多的紫外吸收物质，如类黄酮等酚类化合物以及类胡萝卜素等烯萜类化合物[8]。大气中的二氧化碳浓度同样能对次生代谢产生影响，垂枝桦（Betula pendula）幼苗中原花青素的含量在二氧化碳浓度倍增的条件下有所提高；人参（Panax ginseng）根部在高二氧化碳浓度的条件下，其总酚酸与类黄酮的含量也出现增长[9]。光照的强度，时长，以及波长都对植物次生代谢有影响，吴能表等人[10]发现长春花叶片中的总黄酮含量随光强减弱而下降。在低温条件下参与黄酮类物质合成途径的酶的活性更强，黄酮类物质在低温条件下更容易积累。低温条件下，银杏叶片的L苯丙氨酸解氨酶（PAL）和肉桂酸4羟基化酶（C4H）的活性相对升高，有利于银杏叶中黄酮累物质的积累[11][12]。比如大豆中本身含有的异黄酮水平，光照，温度，水分，降雨量，海拔等因素都会影响异黄酮的积累[13]。在一定的光强范围内有最佳的光线强度。 高于或低于此光强度时，银杏叶中黄酮和内酯的含量会降低[14]。楚秀丽等研究发现不同地区的青钱柳叶中的黄酮类物质含量变化极显著，单位叶片黄酮类物质含量动态有明显的季节变化规律，槲皮素、山奈酚及异槲皮苷含量都表现出7、10月两个高峰值[15]。Gao等实验发现，中波紫外辐射强度增大，可以增加玉米叶片中总黄酮含量[16]。对于岩玫瑰(Cistus ladanifer)，夏季和春季相比，紫外辐射更强，植株中总黄酮含量夏季是春季的23倍[17]。日照时间长短会影响黄酮类物质的含量，大豆出苗时期异黄酮含量随光照时间增加而上升[18]高温环境中，葡萄中所含原花青素含量有所降低[19]。
目录
摘要 3
关键词 3
Abstract 3
Key words 3
引言 3
1 材料与方法 5
1．1 实验材料 5
1．1．1 试剂与耗材 5
1．1．2 材料 5
1．2 实验方法 6
1．2．1 制作(+)儿茶素标准曲线 6
1．2．2 原花青素提取 6
1．2．3 原花青素含量检测 6
1．2．4 杂草稻与采集地生境因子统计 6
1．2．5 杂草稻果皮颜色观察 6
2 结果与分析 7
2．1 颖果果皮颜色统计 7
2．2 标准曲线与回归方程 7
2．3 杂草稻原花青素含量与果皮色的比较 8
2．4 杂草稻原花青素含量与生境因子的相关性 9
3 讨论 10
致谢 10
参考文献 10
杂草稻颖果中原花青素含量与其地理分布的关系
引言
原花青素（Proanthocyanidin,PC）是一类广泛分布于植物组织中的天然多酚化合物，是植物通过其自身的类黄酮次生代谢途径合成的一种聚多酚类化合物；是由黄烷3醇，如（+）儿茶素((+)catechin)和（）表儿茶素(()epiactechin)等单倍体的聚合而成的寡聚物或者多聚物[1]。根据聚合度，通常将2聚体至5聚体结构的原花青素称为低聚原花青素（Oligomeric Proanthocyanidins,OPC），5聚体以上结构的称为高聚原花青素（Polymeric Proanthocyanid *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
ins，PPC）[2]。其生物合成都起始于苯丙氨酸，目前有很多关于原花青素合成机理的假说，包括聚合起始于植物细胞中央大液泡、由无色花青素、黄烷3醇和花青素等前体物质经过一系列反应生成等等，其中催化原花青素合成反应的酶可能包括：花青素还原酶（anthocyanidin reductase,ANR）和无色花青素还原酶（Leucoanthocyanidin reductase,LAR）等。
原花青素被认为是最强的天然抗氧化剂之一，它的的强抗氧化作用是由于B环上相邻的双酚性羟基基团的广泛电子离域作用，使它能够形成相应的稳定的氧化形式。此外，在其大分子结构中，与氧原子相邻的几个二羟基酚基允许原花青素与金属离子如三价铁离子Fe3+、二价铜离子Cu2+、三价铝离子Al3+和蛋白质完全结合。该行为降低了作为自由基反应催化剂的金属离子的活性，减少了自由基对机体的攻击，所以给原花青素带来了相当于维生素C二十倍，维生素E五十倍的抗氧化能力。
由于原花青素天然、低毒性的强抗氧化能力、消除自由基的能力，并且还具有防治心血管疾病，提高人体免疫功能等多种保健功效，近年来成为了国内外研究的热门对象。原花青素天然存在于一些谷类和豆类种子（例如大麦籽粒，小扁豆）中，并且在许多水果（例如葡萄，苹果，不同的浆果）中特别丰富，目前用于过提取原花青素的植物包括葡萄、山楂、日本罗汉柏、白桦树、野生刺葵、番荔枝、野草莓、苹果、扁桃、高梁、耳叶番泻、可可豆、海岸松和大黄等等。在禾本科植物中，绝大多数是针对其果实中分布的原花青素所展开的研究[3]。
在水稻颖果的果皮中，由于花青素（Anthocyanin）和原花青素的积累，呈现出多种颜色，称为有色稻米（colored rice），通过国际水稻所IRRI的分类标准，可将其果皮分为白、浅褐色、褐色斑点、褐色、红色、易变的紫色、紫色共7种颜色[4]，此外，Qiu等人在商品化野生稻中检测到低聚原花青素[5]。原花青素具有比花青素更强的抗氧化活性，但在包括传统红色颖果皮水稻品种的水稻品种在内中，很少有关于这方面的报道。
同时原花青素作为一种生物类黄酮（Flavonoids），也属于重要的植物次生代谢物之一。植物次生代谢产物的生物合成和积累，如原花青素、和黄酮类物质，尤其受到植物自身遗传因子的调控，但同时外部环境因素对参与植物次生代谢的酶也能造成一定的影响，所以在植物中，次生代谢产物的积累过程是基因调控与环境选择之间复杂的相互作用的结果。不同纬度和经度的生长地点都有它们独特的环境条件，如生长季气候、日照时长、温度、大气中的紫外辐射、降水和湿度。如戴鑫[6]等人发现蒲公英、车前草等10种植物中，黄酮、缩合单宁、简单酚与总酚4种植物次生代谢物含量会出现季节性变化，在6月时含量最低，而在7月8月时出现最高峰，9月时又开始下降。通过魏贤星[7]等人对天女木兰的研究发现，在不同海拔地区的相同营养器官中，绿原酸、皂苷、黄酮和鞣质含量均有所不同，且各个最高含量所对应的海拔高度均不同。大量研究表明，中波红斑效应紫外线（UVB）能够诱导植物合成更多的紫外吸收物质，如类黄酮等酚类化合物以及类胡萝卜素等烯萜类化合物[8]。大气中的二氧化碳浓度同样能对次生代谢产生影响，垂枝桦（Betula pendula）幼苗中原花青素的含量在二氧化碳浓度倍增的条件下有所提高；人参（Panax ginseng）根部在高二氧化碳浓度的条件下，其总酚酸与类黄酮的含量也出现增长[9]。光照的强度，时长，以及波长都对植物次生代谢有影响，吴能表等人[10]发现长春花叶片中的总黄酮含量随光强减弱而下降。在低温条件下参与黄酮类物质合成途径的酶的活性更强，黄酮类物质在低温条件下更容易积累。低温条件下，银杏叶片的L苯丙氨酸解氨酶（PAL）和肉桂酸4羟基化酶（C4H）的活性相对升高，有利于银杏叶中黄酮累物质的积累[11][12]。比如大豆中本身含有的异黄酮水平，光照，温度，水分，降雨量，海拔等因素都会影响异黄酮的积累[13]。在一定的光强范围内有最佳的光线强度。 高于或低于此光强度时，银杏叶中黄酮和内酯的含量会降低[14]。楚秀丽等研究发现不同地区的青钱柳叶中的黄酮类物质含量变化极显著，单位叶片黄酮类物质含量动态有明显的季节变化规律，槲皮素、山奈酚及异槲皮苷含量都表现出7、10月两个高峰值[15]。Gao等实验发现，中波紫外辐射强度增大，可以增加玉米叶片中总黄酮含量[16]。对于岩玫瑰(Cistus ladanifer)，夏季和春季相比，紫外辐射更强，植株中总黄酮含量夏季是春季的23倍[17]。日照时间长短会影响黄酮类物质的含量，大豆出苗时期异黄酮含量随光照时间增加而上升[18]高温环境中，葡萄中所含原花青素含量有所降低[19]。
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