臭氧影响植物花青素与类胡萝卜素代谢的研究进展

发布时间：2019-11-09 15:22

【摘要】：臭氧是光化学污染的主要成分,其对全球生态环境尤其是对植物产生重要影响。花青素和类胡萝卜素是植物呈色密切相关的色素,臭氧影响植物花青素和类胡萝卜素的代谢已受到多方关注,本文从植物花青素和类胡萝卜素组分与功能、合成途径,植物吸收臭氧途径、特征,到臭氧影响花青素和类胡萝卜素合成调控的分子机制,系统地阐述植物在臭氧信号诱导下花青素和类胡萝卜素代谢途径中的调控作用,为深入揭示臭氧对植物生理功能的影响提供科学依据。
【图文】：

花青素,羟化酶,黄酮醇

王华等:臭氧影响植物花青素与类胡萝卜素代谢的研究进展1825实中,检测到21种类胡萝卜素,其中11种叶黄素和10种胡萝卜素(Zhong等2016)。1.2植物花青素和类胡萝卜素合成途径植物花青素合成途径较为成熟,主要有3条,分别形成蓝紫色的飞燕草素、砖红色的天竺葵素和紫红色的矢车菊素(图1)(Hichri等2011;Jaakola2013;王华等2015)。苯基丙氨酸是花青素生物合成的最初底物,苯基丙氨酸在苯丙氨酸解氨酶(phenylalanineammonia-lyase,PAL)催化下形成肉桂酸,经肉桂酸-4-羟化酶(cinnamicacid4-hydroxylase,C4H)和4-香豆酰-辅酶A连接酶(4-coumarateCoAligase,4CL)的催化形成香豆酰辅酶A,乙酸在乙酰辅酶A羟化酶的作用下生成丙二酰辅酶A,4-香豆酰辅酶A与丙二酰辅酶A在查尔酮合成酶(chalconesynthase,CHS)催化下产生四羟基查尔酮,然后在查尔酮异构酶(chalconeisomerase,CHI)、黄烷酮-3-羟化酶(flavanone3-hydroxylase,F3H)的催化下产生二氢黄酮醇;二氢黄酮醇在类黄酮-3'-羟化酶(flavonoid3'-hydroxylase,F3'H)和类黄酮3',5'-羟化酶(flavonoid3'5'-hydroxylase,F3'5'H)催化下生成二氢槲皮素和二氢杨梅黄酮,它们在二羟黄酮醇-4-还原酶(dihydroflavonol-4-reductase,DFR)的催化下生成无色花青素,经花色素合成酶(anthocyanidin-synthase,ANS)合成有色的花青素,最后在类黄酮-3-O-葡糖基转移酶(UDPglucose-flavonoid3-O-glcosyl-trans-ferase,UFGT)作用下将花青素转变成蓝紫色、砖红色或紫红色的花色素苷。花青素、原花青素、黄酮醇合成途径之间有交叉。二氢黄酮醇在黄酮醇合成酶(flavonolsynthase,FLS)催化下生成黄酮醇。原花青素由黄烷-3-醇或表-黄烷-3-醇聚合而成。黄烷-3-醇是由无色花青素经过无色花青素还原酶(leucoanthocyanidinreductase,LAR)?

类胡萝卜素,八氢番茄红素,异构酶,焦磷酸

1826植物生理学报图2类胡萝卜素合成途径Fig.2Thebiosynthesispathwayofcarotenoid参考Tanaka和Ohmiya(2008)、Cazzonelli和Pogson(2010)、高慧君等(2015)、Arango等(2016)、Dani等(2016)、Zhang等(2016)和朱运钦等(2016)并略有修改。萜类物质合成前体。在IPP异构酶(isopentenylpy-rophosphateisomerase,IPI)和r{牛儿r{牛儿基焦磷酸合酶(geranylgeranyldi-phosphatesynthetase,GGPPS)的作用下,二甲基丙烯焦磷酸(dimethylallyldiPhosPhate,DMAPP)与3个IPP缩合生成r{牛儿r{牛儿基焦磷酸(geranylgeranylpyrophosphate,GGPP)。两分子GGPP在八氢番茄红素合成酶(phytoenesyn-thase,PSY)作用下形成无色的类胡萝卜素—八氢番茄红素。八氢番茄红素通过八氢番茄红素脱氢酶(phytoenedesaturase,PDS)、ζ-胡萝卜素异构酶(ζ-caroteneisomerase,Z-ISO)、ζ-胡萝卜素脱氢酶(zeta-carotenedesaturase,ZDS)和胡萝卜素异构酶

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