彩色马铃薯花色苷生物合成相关基因的研究进展

张新永，郭华春，赵昶灵

（云南农业大学薯类作物研究所，云南 昆明 650201）

马铃薯（Solanum tuberosum L.）是仅次于小麦、水稻和玉米的世界第四大粮食作物[1-2]，明朝中后期传入我国，复杂气候和生态条件使马铃薯分化出诸多品系，出现相当数量的彩色马铃薯，使我国的马铃薯种质资源库更加丰富[3-5]。彩色马铃薯块茎的颜色主要是由于其周皮和皮层存在花色苷的结果，花色苷是植物次生代谢过程中产生的黄酮类物质[6-7]，对于植物自身而言，花色苷类物质能够显著提高其抗UVB辐射、抗寒、抗旱、抗氧化等方面的能力[8-9]；对人类而言，花色苷具有抗氧化活性、抗衰老、防止血管硬化的功能，还是一种潜在的抗癌化合物，可作为食品、药品和化妆品的天然色素[10-12]，因此，利用传统杂交技术和分子育种技术培育彩色马铃薯新品种的研究逐渐受到重视[13-17]。

1 马铃薯块茎花色苷生物合成途径的研究现状

花色苷由“一般苯丙烷类途径”合成[18-20]（图1），合成过程需要数种酶基因的参与才能够完成，经过研究已经探明的有苯丙氨酸解氨酶基因（PAL）、类黄酮-3′-羟化酶基因（F3′H）和类黄酮-3′,5′-羟化酶基因（F3′5′H）、花色素合成酶基因（ANS）、查耳酮合酶基因（CHS）、黄烷酮3-羟化酶基因（F3H）、二氢黄酮醇-4-还原酶基因（DFR）和UDP-葡萄糖：类黄酮3-O-糖基转移酶基因（3GT）等多种酶基因[21-25]。

图1 花色苷生物合成途径Figure 1 The way of anthocyanin biosynthesis

绝大部分彩色马铃薯块茎的皮色和肉色是红色或者紫色。Howard等[26]发现马铃薯块茎的粉红和紫色分别来自天竺葵素和矮牵牛素的糖苷衍生物。20世纪90年代末，多名研究人员的生物化学分析结果表明：马铃薯块茎皮和肉的紫色素在根本上是源于矮牵牛素[27-29]。……