二氢黄酮醇4-还原酶基因
紫花苜蓿二氢黄酮醇还原酶基因(MsDFR)的克隆与分析
紫花 苜蓿 （ ｄ ｃｇ ｔ ａ 是 世界 上广 泛栽 培 的 一种 多 年 生 豆科 牧草 ， Ｍｅ ｉａ ｏｓ ｉ ） ａｖ 它不 仅 产 量 高而 且 营养 丰富 ， 誉 被
为“ 牧草之 王”Ｉ］ ＿ 。然 而反刍 动物 大量采 食 后 易发 生 臌 胀病 ， 重 限制 了这 种 优 良牧草 在 畜 牧业 中 的应 用 。浓 严
成 。二氢 黄酮 醇还原 酶是类 黄酮 途径 中合 成花青 素 和原 花青 素 的关 键酶 ， 酶 可将 二氢 黄 酮醇 还原 为相 应 的黄 该 烷 ３ ４二元 醇＿ 。 目前 已从多 种植 物 中分离 克隆 出 ＤＦ ，一 ６ ］ Ｒ基 因 ， 现 Ｄ Ｒ酶 为单 基 因或多 基 因编 码 。ＤＦ 发 Ｆ Ｒ蛋 白 可 以与带有 不 同羟基 形式 的二 氢 黄 酮 醇 结 合 ， 比如 二 氢 三 羟 黄 酮 醇 （ ＨＫ） 二 氢 榭 皮 素 （ Ｄ 、 ＤＨＱ） 二 氢 杨 梅 素 、
（ 国农 业 科 学 院 北京 畜 牧兽 医研 究 所 ， 京 １０ ９ ） 中 北 ０ １ ３
摘 要 ： 氢 黄 酮 醇 还 原 酶 （ｉｙ ｒｆ ｖ ｎ ｌ ｅｕ ｔｓ ， Ｆ 是 缩 合 单 宁 生 物 合 成 途 径 中 的 关 键 酶 ， 单 宁 的 合 成 中 二 ｄ ｄｏｌ ｏ ｏ ｒｄ ｃａｅＤ Ｒ） ｈ ａ 在 起 着 重 要 的 作 用 。 根 据 同 源 克 隆 的 原理 ， 用 Ｒ Ｅ技 术 ， “ 苜～ 号” 蓿 中 克 隆 得 到 Ｄ Ｒ基 因 （ ＤＦ ， 利 ＡＣ 从 中 苜 Ｆ Ｍｓ Ｒ） 并 对 其 进 行 了 序 列 分 析 及 不 同 胁 迫 条 件下 的 表 达模 式分 析 。结 果 表 明 ， ｓ Ｒ 基 因 ｃ ＮＡ 全 长 １４ ２ｂ ， 括 开 放 Ｍ ＤＦ Ｄ ０ ｐ 包 阅 读 框 １０３ｂ ， ２ ｐ 编码 ３ ０ 氨 基 酸 ， Ｎ 端 存 在 １ Ｎ Ｐ结 合 位 点 “ ＴＧ Ｇ Ｉ ｗＬ ＭＲＬ Ｅ ＧＹ” 中 部 ４个 在 个 ＡＤ Ｖ Ａｓ ＦＧｓ Ｖ Ｍ Ｒ ， 存 在 １ 底 物 特 异 性 结 合 的 氨 基 酸 基 序 “ ＮＶ ＤＱＫ Ｌ Ｄ ｓ ｗ ｓ Ｅ ｃ ＲＶ” 个 ＴＬ ＴＥ Ｐ ｗ Ｅ ｃ ＤＶ Ｆ Ｒ 。实 时荧 光 定 量 Ｐ Ｒ 结 果 表 Ｃ 明 ， 基 因在 荚 果 中表 达 量 较 高 ， 中 较 弱 ； Ｎａ １ Ｇ 诱 导 下 ， ＤＦ 该 根 在 Ｃ 和 Ａ。 Ｍｓ Ｒ基 因表 达 受 到 抑 制 ； 黑 暗 条 件 下 ， 在 该 基 因 被 诱 导 表 达 。由 此 推 测 “ 中苜 一 号 ” 苜蓿 中可 能存 在 不 依 赖 于 ＧＡ。 号 的单 宁合 成途 径 。 信
黄酮类化合物合成途径及合成生物学研究进展
黄酮类化合物合成途径及合成生物学研究进展黄酮类化合物是来源于植物的一类重要的次生代谢产物，具有抗癌、抗氧化、抗炎、降低血管脆性等多种药理作用。
黄酮类化合物的主要合成途径已经研究得比较清晰，即首先合成二氢黄酮类的柚皮素或松属素，然后进一步通过分支途径合成黄酮、异黄酮、黄酮醇、黄烷醇和花色素等。
黄酮生物合成途径的解析为其合成生物学研究奠定了基础。
利用合成生物学技术已成功在大肠杆菌或酵母中合成了黄酮类化合物，如柚皮素、松属素和非瑟酮等。
合成生物学研究为黄酮类化合物提供了新的来源，将进一步推动黄酮类药物和保健品的研发，使其在人类饮食和健康等领域发挥更大的作用。
标签：黄酮类化合物；合成途径；合成生物学Advance in flavonoids biosynthetic pathway and synthetic biologyZOU Liqiu1，WANG Caixia2，KUANG Xuejun1，LI Ying1，SUN Chao1*（1.Institute of Medicinal Plant Development，Chinese Academy of Medical Sciences and PekingUnion Medical College，Beijing 100193，China；2.Institute of Chinese Materia Medica，China Academy of Chinese Medical Sciences，Beijing 100700，China）[Abstract] Flavonoids are the valuable components in medicinal plants，which possess a variety of pharmacological activities，including antitumor，antioxidant and antiinflammatory activities. There is an unambiguous understanding about flavonoids biosynthetic pathway，that is，2Sflavanones including naringenin and pinocembrin are the skeleton of other flavonoids and they can transform to other flavonoids through branched metabolic pathway. Elucidation of the flavonoids biosynthetic pathway lays a solid foundation for their synthetic biology. A few flavonoids have been produced in Escherichia coli or yeast with synthetic biological technologies，such as naringenin，pinocembrin and fisetin. Synthetic biology will provide a new way to get valuable flavonoids and promote the research and development of flavonoid drugs and health products，making flavonoids play more important roles in human diet and health.[Key words] flavonoids；biosynthetic pathway；synthetic biologydoi：10.4268/cjcmm20162207黄酮类化合物（flavonoids）是植物特有的次生代谢产物，指2个苯环（A与B环）通过中央3个碳原子相互连接形成具有C6C3C6基本结构的一系列化合物[1]，由于这类化合物大多呈黄色或淡黄色，因此称为黄酮。
过量表达黄烷酮3-羟化酶基因(AaF3H)提高青蒿中青蒿素的含量
过量表达黄烷酮3-羟化酶基因(AaF3H)提高青蒿中青蒿素的含量张婷婷;马嘉伟;王路尧;唐克轩;李杉;赵静雅【摘要】黄烷酮3-羟化酶(flavanone 3-hydroxylase,F3H)是参与黄酮类化合物合成过程的一个关键酶.为了研究青蒿中F3H对青蒿素的影响,从青蒿中克隆到黄烷酮3-羟化酶基因(AaF3H),全长为1 095 bp,编码364个氨基酸.SouthernBlot证实AaF3H基因在青蒿基因组中只有1个拷贝.通过构建AaF3H过表达载体并稳定转化青蒿来获得转基因株系,再采用HPLC测定过量表达AaF3H的转基因青蒿植株中的青蒿素含量.结果表明,过表达AaF3H转基因青蒿植株中青蒿素的含量显著升高.通过实时荧光定量PCR分析,在转基因青蒿中,作为青蒿素合成的关键酶,紫穗槐-4,11-二烯合成酶基因(AaADS)、紫穗槐-4,11-二烯氧化酶基因(AaCYP71AV1)和青蒿醛△11(13)双键还原酶基因(AaDBR2)的表达量显著提高.研究结果表明过量表达AaF3H基因是提高青蒿中青蒿素含量的有效方法.【期刊名称】《生物技术进展》【年(卷),期】2018(008)001【总页数】8页(P55-62)【关键词】青蒿;黄烷酮3-羟化酶;过量表达;青蒿素【作者】张婷婷;马嘉伟;王路尧;唐克轩;李杉;赵静雅【作者单位】上海交通大学农业与生物学院,交大-复旦-诺丁汉植物生物技术研发中心,上海200240;上海交通大学农业与生物学院,交大-复旦-诺丁汉植物生物技术研发中心,上海200240;上海交通大学农业与生物学院,交大-复旦-诺丁汉植物生物技术研发中心,上海200240;上海交通大学农业与生物学院,交大-复旦-诺丁汉植物生物技术研发中心,上海200240;华南理工大学生物科学与工程学院,广州510006;上海交通大学农业与生物学院,交大-复旦-诺丁汉植物生物技术研发中心,上海200240【正文语种】中文青蒿素是从青蒿(Artemisia annua L.)中分离到的一种含过氧基团的倍半萜内酯化合物[1]，在治疗疟疾时，它不仅疗效好，而且毒性低，因此联合国卫生组织提出，将以青蒿素为基础的联合疗法(artemisinin combination therapies，ACTs)作为医治由疟原虫叮咬引起的疟疾的最佳方法[2]。
植物花青素生物合成相关基因研究进展_周惠
◆◆2011年第4期辣椒杂志（季刊）引言花青素(Anthocyanidin)，又称为花色素，是一类广泛存在于多种植物中的水溶性天然色素，自然状态下，植物体内的花青素常与各种单糖结合而形成糖苷，称为花色苷(Anthocyanin)。
自然界广泛存在的花色素以紫红色的矢车菊色素(Cyanidin)、砖红色的天竺葵色素(Pelargonidin)及蓝紫色的翠雀素(Delphinidin)为主，并由此再衍生出其他3种花色素，如矮牵牛花色素(Petunidin)及锦葵色素由翠雀素经不同程度的甲基化而来，芍药花色素(Peonidin)则是由矢车菊素经甲基化形成的。
pH 值影响花青素类物质的颜色，pH<7时呈红色，pH 在7~8时呈紫色，pH>11呈蓝色。
花色素为植物体内类黄酮生化合成的产物，而类黄酮化合物对植物体本身具有多种生物学功能，如在植物花色形成、吸引授粉虫媒和种子传播、花粉萌发、防止病原微生物侵染、抵抗紫外线辐射以及植物和微生物互相识别等过程中都发挥着十分重要作用[1-2]。
植物花青素生物合成相关基因研究进展周惠1文锦芬2邓明华1朱海山1*（1云南农业大学园林园艺学院云南昆明650201）（2昆明理工大学现代农业工程学院云南昆明650500）摘要花青素是一种水溶性色素，是构成花瓣和果实颜色的主要色素之一。
它是植物二级代谢产物，具有重要的营养和药用作用。
综述了植物花青素生物合成途径及生物合成途径中关键酶的研究现状和发展趋势,为今后进一步研究花青素提供参考借鉴。
关键词植物；花青素；酶；基因Research Progress in Plant Anthocyanidin Biosynthesis GenesZhou Hui 1Wen Jinfen 2Deng Minghua 1Zhu Haishan 1*(1College of Horticulture and Landscape,Yunnan Agricultural University,Kunming 650201；2Faculty of Modern Agricultural Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming 650500)Abstract Anthocyanidin is a natural plant pigment,one of the important pigments in the petal and fruit color,and a plant secondary metabolism product with important nutritional and medical functions.This paper discusses the biosynthesis pathway of anthocyanidin,some related anthocyanidin synthases and the biochemical functions of anthocyanidin in plants,and reviews the current situation and the future trend of related anthocyanidin researches.Key w ords plant;anthocyanidin;enzyme;gene收稿日期：2011-09-28作者简介：周惠(1988-),女,硕士研究生，E-mail:chuangwaiyumeng@ 通讯作者：朱海山,男,博士,教授,主要从事茄科蔬菜遗传育种研究专题综述◆◆2011年第4期辣椒杂志（季刊）1花青素的生物合成途径植物花青素和类黄酮物质生物合成和降解代谢途径的研究在20世纪80年代至90年代初就较为成熟。
二氢黄酮醇-4-还原酶(DFR)基因在烟草中的过量表达
课 题 投入 了极 大 的关注 。 花 色素 主要 由 ３ 不 而 种
烟草 （ ｉ ｔｎ ｂｃｍ） 科 （ｏａａｅｅ Ｎｃ ｉ ａｔ ａｕ 为茄 ｏａ ａ Ｓｌ ｃａ） ｎ 烟 草属 （ ｉｏａａｃ ） 草本 植 物 ， 我 国南 Ｎｃｔ ｎｃｏ １ ｉ ａ生 在 北 均 有 种植 ， 我 国一 种 重要 的经 济 作 物 ， 是 也 是 我 国 国民经济 收入 的一个 重要 支撑 。 研究 采 本 用 植 物转基 因技 术 ， 将从 野生 型 烟草 中分 离和 克 隆得到 的 ￣Ｏｒ， ｆｌｍ 基因， 通过根癌农 杆菌方 法 转入到 栽培 品种 烟草 中 ， 到 阳性抗性 植株后 ， 得 收获种 子并 进行 播种 ， 后对 得 到 的转 基 因烟 草 最 植 株 中二 氢 黄 酮醇 一 一还 原 酶 （ Ｆ 进 行分 析 ４ Ｄ Ｒ）
ｉ ｔ ｅ ． ｉ ｈｗｅ ｅｉ ｏ ｄａ ｃ ｒ ａ ｃ ｉ ｅｏ ｅ － ｘ ｒ ｓ ｉｎ ｉ ａ ｓ ｅ ｉ ｎ ｓ ｓ ｘ ｅ ｔｄ ｎｏ ｒｄ ｗｈ ｃ ｒ ｇ ｏ ｃ ｏ ｄ ｎ ｎ ｅｗ ｔ ｔ ｖ ｒ ｅ ｐ ｅ ｓ ｔ ｎ ｇ ｎｃｌ ｅ ｅ ｐ ｃｅ ． ｈｈ ｏ ｎｒ ｉ ａ ｗｅ
Ｋｅ ｏｄ ： ｂｃｏＤｈ ｄｏ ａｏ ｏ ４ ｒｄ ｅ ｓ（ Ｆ ；ｘ ｒｓｉ ｔ ｓｅｅ ｙｗ ｒｓｔ ａｃ； ｉｙｒｆ ｖｎ ｌ －ｅｕ ｔ ｅ Ｄ Ｒ）ｅｐｅｓ ｎ ｆｒ ｇｎ ｏ ｌ － ａ ｏｏ ａ ｎ
Байду номын сангаас
在影 响植 物 花色 的各 种 因素 中 ， 色素具 有 花 非常 重要 的作 用 。近 年来 ， 界各 国的学 者对 花 世
二氢 黄酮 醇一 一 ４ 还原酶 （ Ｆ 基 因在烟草 中的过量表达 Ｄ Ｒ）
植物二氢黄酮醇—4—还原酶基因的研究进展
植物二氢黄酮醇—4—还原酶基因的研究进展作者：焦淑珍张正言王林徐盼李琴琴贾秋娥来源：《南方农业·下旬》2016年第07期摘要二氢黄酮醇-4-还原酶（DFR）是花青素生物合成途径中的关键酶，在花色的修饰中起重要作用，目前，已从多种植物中分离得到。
从DFR基因的结构和作用机制、底物特异性、时空表达模式及花色修饰等方面进行了概括和总结，为DFR基因的进一步研究和利用提供理论依据。
关键词二氢黄酮醇-4-还原酶；花青素；基因工程；调控机制中图分类号：Q943.2 文献标志码：B DOI：10.19415/ki.1673-890x.2016.21.110花色是评定观赏植物品质最重要的因素之一，对于花卉商品性和价值性起着决定性的作用。
花色主要由类黄酮，类胡萝卜素，甜菜色素三种类型的色素组成[1，2]。
类黄酮中的花青素是影响花色的主要色素，赋予花和果实从橘色到蓝色的所有颜色，如红色、粉色、蓝色和紫罗兰色等[3-5]。
二氢黄酮醇4-还原酶（Dihydroflavonol 4-Reductase，DFR）是花青素代谢生化合成中的关键酶，是决定植物花色和果色从无色到有色的重要控制点，决定植物的花、果实、叶片等器官的着色[6]。
因此，研究DFR基因的作用机理对于花色形成分子机制有重大意义。
1 DFR基因的结构和作用机制二氢黄酮醇4–还原酶（DFR）是花色素苷生物合成途径中的关键节点基因，属于NADPH 依赖性短链还原酶家族或者是DFR亚家族，是单基因编码。
这个亚家族的成员由肉桂酸、氧化还原酶为代表。
它们都含有一个高度保守的NADPH（还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸盐）结合位点“VTGASGFVGSWLVMRLLEHGY”和一个由“TVNVEEKQKPVYDETCWSDVDFCRRV”组成的底物特异性结合区。
此区域中第134位氨基酸和第145位的氨基酸会直接决定底物的特异性，并且在不同植物中相对保守[7]。
DFR用NADPH作为辅因子催化二氢黄酮醇减少，从而生成相应的白花色素，这些无色花色素是花青素和原花青素的前体物。
光、糖与激素影响植物花色素苷合成与积累的研究进展(综述)
光、糖与激素影响植物花色素苷合成与积累的研究进展(综述)程海燕;李德红【摘要】次生代谢物质花色素苷存在于植物的叶片、花、果实和种子的表皮细胞的液泡中,是一类使这些器官呈现从红色到黑色等系列颜色的水溶性色素.其合成过程不仅受到基因的调控,还受多种因素影响.首先是光通过信号转导途径直接或间接地调节相关酶基因表达的过程;其次是糖,常与光相互作用协调控制花着色;激素也是影响花色素苷合成的一个重要因素,往往通过影响植物体内的代谢过程和植物基因的表达来影响花色素苷的合成和积累.本文综述近20年来该领域的研究进展.【期刊名称】《亚热带植物科学》【年(卷),期】2010(039)003【总页数】5页(P82-86)【关键词】花色素苷;光;基因调控;糖;激素【作者】程海燕;李德红【作者单位】华南师范大学,生命科学学院,广东省植物发育生物工程重点实验室,广东,广州,510631;华南师范大学,生命科学学院,广东省植物发育生物工程重点实验室,广东,广州,510631【正文语种】中文【中图分类】Q945.1花青素是植物体内一类次生代谢物质，广泛存在于开花植物（被子植物）中，据初步统计，27科73属植物中含花青素。
目前已知有20种花青素，但应用于食品的仅6种，即天竺葵色素（pelargonidin）、矢车菊素（cyanidin）、花翠素（delphinidin）、芍药花苷配基（peonidin）、矮牵牛苷配基（petunidin）和锦葵色素（malvidin）［1］。
花青素与糖形成花色素苷（或称花色苷）。
花色素苷的合成途径已比较清楚，大约有15种结构基因参与，还有调节基因调控花色素苷的合成。
即使同种植物，所生成的花色素苷种类，或与之结合的糖的种类及数量也会发生变化。
花色素苷无毒、无特殊气味，具有多种营养、药理和保健功能，是一种珍稀的天然食用色素，在食品、化妆、医药方面有着巨大应用潜力［2］。
植物花色素苷合成除了受糖、激素、pH等因素的影响外，还受温度、光照、氮、磷等环境因素所支配。
《唐古特白刺二氢黄酮醇4-还原酶基因(DFR)的克隆与功能分析》范文
《唐古特白刺二氢黄酮醇4-还原酶基因（DFR）的克隆与功能分析》篇一一、引言近年来，植物基因工程领域的研究日益深入，其中唐古特白刺作为一种重要的药用植物，其生物活性成分的研究引起了广泛关注。
二氢黄酮醇4-还原酶（DFR）是植物黄酮生物合成途径中的关键酶之一，具有重要的生理功能和药理作用。
本研究旨在克隆唐古特白刺的DFR基因，并对其功能进行分析，以期为进一步研究唐古特白刺的药用价值和开发利用提供理论依据。
二、材料与方法1. 材料本实验所使用的唐古特白刺植物材料采集自特定地区，经过鉴定后用于基因克隆实验。
实验中所用的试剂、酶、载体等均为市售优质产品。
2. 方法（1）基因克隆：采用PCR技术，以唐古特白刺基因组DNA 为模板，扩增DFR基因。
通过测序、比对和分析，确认克隆到的基因序列。
（2）功能分析：构建DFR基因的过表达和沉默载体，通过遗传转化技术将其导入模式植物中，观察并分析转基因植物的表型变化及黄酮类物质含量变化，从而推断DFR基因的功能。
三、实验结果1. DFR基因的克隆与序列分析通过PCR技术成功克隆到唐古特白刺的DFR基因，经过测序和比对分析，确认该基因序列的正确性。
序列分析显示，该DFR基因具有典型的酶切位点和保守结构域，符合DFR基因的特征。
2. 功能分析（1）过表达实验：将DFR基因构建到过表达载体中，通过遗传转化技术将其导入模式植物中。
观察发现，过表达DFR基因的转基因植物表现出黄酮类物质含量显著增加的现象，表明DFR 基因在黄酮生物合成过程中具有重要作用。
（2）沉默实验：通过RNA干扰技术沉默DFR基因的表达，发现转基因植物的表型出现黄酮类物质含量降低的现象，进一步证实了DFR基因的功能。
四、讨论本研究成功克隆了唐古特白刺的DFR基因，并通过过表达和沉默实验分析了其功能。
结果表明，DFR基因在植物黄酮生物合成过程中具有重要作用，其表达水平的改变会影响黄酮类物质的含量。
这一发现为进一步研究唐古特白刺的药用价值和开发利用提供了理论依据。
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学生：焦淑珍 导师：刘雅莉 2012--12--29
1 二氢黄酮醇4－还原酶基因的结构和作用机制
二氢黄酮醇4－还原酶（dihydroflavonol 4－reductase，DFR）属 于NADPH 依赖性短链还原酶家族，为单基因编码。最近鉴定了葡萄 （Vitis vinifera）DFR 的晶体结构，发现其是由3 个亚基组成的复合物， 具有专门的NADPH 结合域。DFR 是花青素生物合成途径的关键酶， 分别 催化二氢堪非醇（dihydrokaempferol，DHK）、二氢栎皮黄酮 （dihydroquercetin，DHQ） 和二氢杨梅黄酮（dihydromyricetin，DHM） 生成无色花葵素（leucopelargonidin）、无色花青素（leucocyanidin） 和无色翠雀素（leucodelphinidin），然后这些无色花青素在花色素苷合 成酶（anthocyanin synthase，ANS）和类黄酮3－O－糖基转移酶 （flavonoid 3－Oglucosyltransferase，3GT）的作用下合成各种花青素。 由于DFR 对底物的特异性和表达水平的不同，使植物呈现出各异的花色和 果色
葡萄 DFR 基因的启动子含有 G－box 类元件 bZIP 和 Myb 类转录 因子的结合位点，同时葡萄的启动子和 uidA －葡糖苷酶融合构成融合 体，共同调节 DFR 基因的表达 3 种调控因子共同作用使葡萄 DFR 基 因在根，茎和叶等几乎所用组织中都有表达。
将葡萄 DFR 基因的启动子与 GUS 基因融合后转化红色苹果细 胞悬浮体系，能够检测到 GUS 和 uidA 基因的表达，同时 DFR 基 因的表达量增加。
2 DFR基因的分离
DFR属于NADPH依赖性的短链DFR还原酶超家族 ，最早于1985年由O Reilly等从玉米(Zeamays)和金鱼草(Antirrhinum m “s)中分离出 来 。随后，Beld等 在1989年又以部分金鱼草DFR表型突变基因为探 针分离了矮牵牛(Petunia hybrida)DFR基因。至今，通过同源克隆等 方法，已经在拟南芥(Arabidopsis thaliana)、兰花(Bromheadia finlay—soniana)、山茶(Camellia sinensis)、番茄 (Lycopersiconesculentum)和水稻(Oryza sativa)等植物中分离了 DFR基因。2003年Nakatsuka等分析了亚洲百合品种DFR基因的时空表 达模式，表明DFR基因仅在花色素苷着色器官中表达，并且控制花器 官的显色模式。
花青素途径的转录调节并不是单纯的激活转录，也有抑制转 录的作用。起抑制作用的主要是 Myb 家族类的调控因子。草莓中 分离出的 FaMYB1 基因编码一个相对较短的 Myb 蛋白。该基因在 转色成熟和过熟的果实中表达转入烟草过量表达后，花瓣中 ANS UFGT 基因的表达受到抑制 同时花青素的含量明显降低；玉米 Myb 转录激活因子 C1 可以被其等位基因 Myb 转录因子 C121 抑 制，C 端和 DNA 结合区域的改变对于此抑制作用都有重要的影响
3 DFR 同源基因的结构
不同物种中编码DFR 基因的核苷酸序列也存在种属特异性，其功能可 能发生在转录和翻译阶段。据GenBank 上登录的资料，裂叶牵牛 ( I． nil) 与圆叶牵牛( I． purpurea) 基因组序列都包含3 个DFR 基 因: DFR-A、DFR-B 与DFR-C，它们呈串联排列，并且都是由6 个外显子 组成，具有相同的内含子剪切位点，DFR-B 基因比DFR-A、DFR-C 有更长 的内含子序列; 矮牵牛基因组中含有3 个DFR 基因，分别定位在2、4、6 号染色体上; 金鱼草、拟南芥的DFR 基因由6 个外显子组成，内含子剪 切位点与牵牛花的是一致的; 高梁基因组中含有2 个DFR 基因，呈串联 排列; 蔓越橘的基因组含有2 个DFR 基因，代表2 个不同的座位，在编 码的氨基酸序列中， 24 个氨基酸有差异。由此可以看出，不同种属的 DFR 氨基酸序列或核苷酸序列存在一定的差异，分析DFR 同源基因的结 构对研究其种属间的功能至关重。
有研究表明 外部因素影响花青素的积累大都是通过诱导相关 转录因子的表达，然后通过这些转录因子调控花青素途径结构基 因的表达 进而影响花青素的合成和积累。诱导DFR 基因表达的外 部因素主要有光照，UV－A ，钙离子和蔗糖。
8 DFR 基因的转录调控
迄今发现的花青素合成调节因子主要包括 Myb 转录因子，Myc 家族的 bHLH 转录因子和 WD40 蛋白。其中 Myb 转录因子含有保 守的 DNA 结合结构域， 每个 Myb 结构域约含 51～52 个氨基酸 残基，包含一系列高度保守的残基和间隔序列，并含有特异的 DNA 序列识别区和启动子结合区。如玉米的 C1 P1 和 P基因； bHLH 家族蛋白都有一个螺旋－环－螺旋结构区域和 4 个保守功 能区域 bHLH 转录因子可以结合到特异的 DNA 序列上。某些 bHLH 转录因子在花青素途径调控中需要与 Myb 类转录因子共同 作用，如金鱼草 Delila 基因。WD40 重复蛋白是一种螺旋蛋白， 核心区域由 40 个氨基酸残基组成，可以促进蛋白与蛋白之间的 相互作用。它发挥作用时必须与 Myb 转录因子，bHLH 转录因子 形成蛋白复合体，如拟南芥的 TTG1 编码WD40 蛋白基因。
7 DFR 结构基因的启动子
植物基因启动子是重要的顺式作用元件 ，位于结构基因 5＇端上游 区，指导全酶与模板的正确结合。活化 RNA 聚合酶，决定转录的方向 和效率，直接影响基因的表达。
六倍体小麦有 3 种 DFR 基因 TaDFR－A TaDFR－B TaDFR－C 分别 位于染色体 3A，3B 和 3D上，都有 3 个内含子。在 3 种DFR 基因启 动子序列中存在 Myb 类转录因子P的结合位点，它和 G－box 的核心元 件共同调控 DFR 基因的表达，这一结构可能调控小麦 DFR 基因的组织 特异性表达，在 TaDFR－B 中有 3 个这种元件。而 TaDFR－A 和TaDFR －C 只有2个，因此 TaDFR－B 的表达量要比其他2种 DFR 基因在小麦 的子叶 根和种皮等器官中的表达量高。
5 DFR 基因底物特异性的分子基础
不同物种的DFR与底物的结合区域是高度保守的，DFR 的氨基酸序列 决定其底物的种类。研究发现，其第134 位的氨基酸残基直接决定底物 的特异性。根据DFR 的第134 位氨基酸残基的种类可分为3 种:①其134 位上有一个天冬酰胺残基( Asn) ，因此被称为Asn 型DFR。②其134 位 上有一个天冬氨酸残基( Asp) ，不能有效地把DHK 还原为无色花葵素， 这一类DFR被称为Asp 型DFR。矮牵牛和兰花( Bromheadia finlaysoniana)的DFR 属于这类;③其第134 位氨基酸残基既不是天冬 酰胺也不是天冬氨酸，因此被称为非Asn /Asp 型DFR。植物中Asn 型 DFR 分布广泛，单子叶植物中都是Asn 型DFR，Asp 型DFR 只分布在部 分双子叶植物中。此外 ,只有少数植物含有非 Asn ／Asp 型 DFR. 有 些同种植物中的不同 DFR 也分成不同的组 ,如豆科植物百脉根的DFR1 属于非 Asn ／Asp 型; DFR2 和 DFR3 则属于Asp 型;而 DFR4 和 DFR5 属于Asn型;苜蓿的 DFR1 属于Asn 型,而 DFR2则属于 Asp 型等 在比较几种重要植物的 DFR 时发现 植物界中的大多数 DFR 都是 Asn 型Asp 型和非 Asn ／Asp 型 DFR 数量有限 并且在进化上分布较远由 此推测 Asp 型和非 Asn ／Asp 型 DFR 有可能是由 Asn 型进化来的。
4 DFR 基因底物的特异性
DFR 对底物的特异性和表达水平不同，使植物呈现出各异的花色和果色。 不同来源的DFR 对3 种底物的亲和性有差别，如矮牵牛DFR 主要催化DHM， 其次是DHQ，而对DHK 则无作用。在矮牵牛和兰花( Cymbidium hybrida) 中， DFR 能有效催化DHQ 和DHM 并在花瓣中积累矢车菊素和飞燕草素，但是不能 有效地还原DHK 。在非洲菊( Gerbera hybrida) 中，DFR 能利用全部3种二 氢黄酮醇作为催化底物，是橙色的天竺葵素存在于非洲菊但不存在于矮牵牛 中的原因。通过矮牵牛、玉米和金鱼草等植物DFR 基因序列的比对，发现 DFR 的底物结合特性是由一段保守序列决定的，其中134 位氨基酸是控制 DFR底物结合特性最为保守的氨基酸残基; Johnson 等也鉴定了DFR 与底物 专一性结合有关的区域，并通过改变该区域的一个氨基酸使DFR 优先催化 DHK。由此可见，DFR 的底物催化选择性是决定花色的主要原因。
பைடு நூலகம்
6 DFR 基因的时空表达特性
不同物种的DFR 基因在不同发育期与不同部位的时空表达特性也有所 不同。亚洲百合的2 个植株中粉红色被片带有斑点的“Montreux”DFR 基因在着色的被片花药、花丝、雌蕊和红色的鳞片中大量表达，其表 达量随着花的生长发育而增加开花期间达到最高。而黄色被片无斑 “ConnecticutKing”的DFR 基因仅在着色的花药与红色的鳞片中表达， 在2 个植株的未着色的叶子、茎与白色的鳞片中都没有检测到DF基因 的表达。可见，DFR基因仅在花色素苷着色的器官中表达，并且此种基 因的表达与花色素苷的产生相协调。百脉根( Lotus japonicus) 的基 因组中存在着5 个DFR 因，能产生6 个具有功能的mRNA，具有不同的 组织特异性。Shimada 等检测了百脉根的果实( 种子和豆荚) 、花、 茎、叶、根和根瘤中的DFR 基因的表达效果，发现DFR1 存在于所有器 官里，DFR2 主要积累在除了叶的其他器官中，而DFR3 只在茎和叶中 特异表达，DFR4 和DFR5 除了根中微量表达外主要在地上部分。这些 研究结果表明DFR 基因表达主要伴随着花瓣组织着色的进行，它的时 空表达特性与种属特异性有关。研究显示，不同物种的DFR 基因表达 特性研究对该基因的转基因遗传操作具有重要意义。