甘薯可食用部位绿原酸合成及相关基因表达特征分析

禹 阳，林 欢，王云鹏，马佩勇，贾赵东，谢一芝，边小峰

(1. 江苏省农业科学院 粮食作物研究所，南京 210014；2. 淮阴工学院 生命科学与食品工程学院，江苏淮安 223003)

在中国，甘薯作为仅次于水稻、小麦和玉米的主要粮食作物，不仅富含人们日常所需的各种营养成分，还含有大量功能性成分，如绿原酸(Chlorogenic acid，CGA)、黄酮类、脱氢表雄酮等[1]。

绿原酸是植物苯丙素类次生代谢产物之一，具有多种生物活性，如抗氧化、抗病毒、抑菌、调节糖脂代谢等[2-4]。狭义上，绿原酸指由咖啡酸(Caffeic acid)与奎宁酸(Quinic acid)组成的咖啡单宁酸(5-O-Caffeoylquinic acid)[5]。绿原酸在植物中通常以多种异构体形式共存，因此广义上的绿原酸系指由奎宁酸与反式肉桂酸(trans-Cinnamic acids)缩合而成的酯类化合物家族，常见的反式肉桂酸有咖啡酸、p-香豆酸(p-Coumaric acid)和阿魏酸(Ferulic acid)[6-7]。甘薯可食用部位中均含有绿原酸，包括叶、茎、叶柄及储藏根，其中叶中含量较高[8-9]。

目前，已报道的绿原酸合成途径在不同植物间存在一定差异，但基本包括苯丙氨酸解氨酶(L-phenylalanin ammonia-lyase，PAL)、肉桂酰-4-羟化酶(Cinnidine-4-hydroxylase，C4H)、4-羟基桂皮酰辅酶A连接酶(4-coumaroyl-CoA-ligase，4CL)、羟基桂皮酰辅酶A莽草酸/奎尼酸羟基桂皮酰转移酶(Hydroxycinnamoyl-CoA shikimate/quinate hydroxycinnamoyl transferase，HCT)、香豆酸羟基化酶(p-Coumarate3-hydroxylase，C3H)、羟基桂皮酰辅酶A奎尼酸羟基转移酶(Hydroxycinnamoyl-CoA quinate hydroxycinnamoyl transferase，HQT)和UDP葡萄糖肉桂酸葡萄糖基转移酶(UDP glucose: cinnamate glucosyl transferase，UGCT)等关键酶基因[10]。

有关甘薯绿原酸的研究多集中于其提取和生物活性，对其合成调控尚未见报道，其合成过程中参与的重要酶、关键基因和调控因子都急需分析研究。基于转录组分析及同源克隆，Yu等[11]已从甘薯栽培种(‘苏薯16号’，由江苏省农业科学院选育)中分离克隆了部分甘薯绿原酸合成途径相关酶基因。……