高等植物二氢黄酮醇4-还原酶基因研究进展

于婷婷 倪秀珍 高立宏 韩国军 朱长甫 盛彦敏

(长春师范大学生命科学学院,长春 130032)

高等植物呈现出丰富多彩的颜色依赖于天然植物色素的存在。不同植物的不同器官中存在不同含量及种类的色素，导致植物呈现出不同的颜色。除此之外，高等植物花色主要由四种色素组成，分别为叶绿素、类黄酮(flavonoids)、类胡萝卜素(carotenoids)和甜菜色素(betalains)，不同种类的植物，积累的色素的种类也不同[1～6]。自然条件下花青素(anthocyanidins)常以其糖苷衍生物—花青素苷(anthocyanins)的形式存在的，隶属于类黄酮，是一种水溶性天然色素，在植物中广泛存在。类胡萝卜素可与花青素苷或甜菜色素同时存在，但甜菜色素不与花青素苷同时存在[1～2]。植物主要的花青素有：矢车菊色素(cyanidin)、飞燕草色素(delphinidin)和天竺葵色素(pelargonidin)[7](图1)(在B环4′上取代基是羟基者为天竺葵色素；3′和4′上取代基是羟基者为矢车菊色素；3′、4′和5′均为羟基取代的为飞燕草色素)。三种花青素由于在类黄酮骨架上的R1和R2位不同程度的羟基化和甲基化又会衍生出不同的花青素。本文概述了花青素苷合成相关的结构基因和花青素苷合成相关的调控基因，重点结合作者的工作综述了DFR的底物特异性以及克隆的DFR基因在植物基因工程中的应用。

名称NameR1R2天竺葵色素PelargonidinHH矢车菊色素CyanidinOHH飞燕草色素DelphinidinOHOH芍药色素PeonidinOCH3H牵牛花色素PetunidinOCH3OH锦葵色素MalvidinOCH3OCH3

1 花青素苷的生物合成

自20世纪80年代开始,遗传学和分子生物学家通过对玉米(Zeamays)籽粒、金鱼草(Antirrhinummajus)和矮牵牛(Petuniahybrida)以及拟南芥(Arabidopsisthaliana)等模式植物花颜色变异突变体的研究，花青素苷代谢途径及关键酶类已经较为清楚。……