第八组花青素代谢
植物花青素合成代谢途径及其分子调控_贾赵东

苯并吡喃 (图 1),大 多 数 花 青 素 在 花 色 基 元 的 3-, 5-,7-碳位上有 取 代 羟 基。 由 于 其 结 构 中 R1 和 R2 碳 位 上 的 取 代 基 不 同 ,形 成 了 各 种 各 样 的 花 青 素 ,目 前已知有20种花青 素,在 植 物 中 常 见 的 有 6 种 (表 1),即天竺葵色素(Pg)、矢车菊色素(Cy)、飞燕 草 色 素(Dp)、芍药 花 色 素 (Pn)、牵 牛 花 色 素 (Pt)和 锦 葵
图 1 花 青 素 的 结 构 Fig.1 The structure of anthocyanins 表 1 6 种 常 见 的 花 青 素 及 各 自 的 取 代 基 团 Table 1 6kinds of anthocyanins and their
substituents chemical group
Abstract:Plant anthocyanin is a kind of natural edible pigment,has many advantages:safety,no pollution, outstanding stability;it showed noticeable antioxidant ability,which can prevent cancer and protect the function of the liver,prevention and protection of cardiovascular and cerebrovascular diseases,and other im- portant nutritional and pharmacological function.Therefore,anthocyanin has important research value and potential applications in food,medicine and health care,horticulture and crop improvement.Here we review recent progresses in biological functions and mechanisms of structural genes and regulator genes in antho- cyanin biosynthesis and metabolic pathway,including the anthocyanin biosynthetic,metabolic and accumu- lative process in plant.Prospective of application prospect and development tendency accumulative proces- son the anthocyanins genes are elucidated in the end. Key words:plant;anthocyanin;biosynthesis metabolic pathway;molecular regulation
蓝亚麻花瓣中类黄酮化合物及代谢途径分析

蓝亚麻花瓣中类黄酮化合物及代谢途径分析宋洋;雷霆;金雪花;付灯祥【摘要】Flower colour is one of the most ornamental quality in ornamental plant, and flavonoid is the main pigment. In this study, the flowering stages of Linum pernne was divided into five stages. We used high performance liquid chromatography with a photodiode array detector(HPLC-PAD) and HPLC-electrospray ionization-mass spectrometry(HPLC-ESI-MS) method for qualitative and quantitative analyses of anthocyanins and the key flavonoid intermediate product inthe different flower development stages. The results were as follows: L. pernne petals contained delphinidin, cyanidin and malvidin, but pelargonidin was no detected, and the main color substance was acylation of delphinidin; The highest total contents of the anthocyanins was at Stage 2. According to the end product and the intermediate product, we speculate the flavonoid biosynthesis pathways in L. pernne, in which F3′5′H leading branch pathway is dominant, and the main reason for that isF3′5′H enzyme activity is higher than that of F3′H.%花色是观赏植物重要的观赏性状之一,而类黄酮是其主要的呈色物质.该研究以蓝亚麻花瓣为研究对象,将蓝亚麻开花过程分为5个阶段,并用高效液相色谱—光电二极管阵列检测技术(HPLC-PAD)和高效液相色谱—电喷雾离子化—质谱连用技术(HPLC-ESI-MS)分析不同开花阶段花瓣中类黄酮化合物的成分和含量.结果表明:蓝亚麻花瓣中积累飞燕草素苷、矢车菊素苷和锦葵素苷,未检测到天竺葵素苷,其中以酰基化的飞燕草素苷为主要呈色物质;而总花青素苷含量在第2阶段达到最高.根据花青素苷终产物和类黄酮中间代谢产物推定了蓝亚麻花瓣中类黄酮代谢途径,其中以F3′5′H所引导的分支途径占优势,其主要原因可能是F3′5′H酶活高于F3′H.【期刊名称】《广西植物》【年(卷),期】2017(037)011【总页数】10页(P1368-1377)【关键词】蓝亚麻;花青素苷;类黄酮;花色;代谢途径【作者】宋洋;雷霆;金雪花;付灯祥【作者单位】昆明理工大学现代农业工程学院,昆明 650500;昆明理工大学现代农业工程学院,昆明 650500;昆明理工大学建筑与城市规划学院,昆明 650500;昆明理工大学建筑与城市规划学院,昆明 650500【正文语种】中文【中图分类】Q946.8花色是观赏植物重要的观赏性状,决定花色的色素成分分为三类:类黄酮、类胡萝卜素和甜菜色素。
植物花青素合成代谢途径及其分子调控

植物花青素合成代谢途径及其分子调控一、本文概述植物花青素是一类广泛存在于自然界中的天然色素,它们以其丰富的色彩和独特的生物活性,在植物的生长、发育以及适应环境过程中发挥着重要作用。
花青素的合成代谢途径是一个复杂而精细的网络,涉及到多个酶的催化作用和各种调控机制的协同作用。
本文将对植物花青素合成代谢途径及其分子调控进行系统的阐述,旨在深入理解花青素生物合成的分子机制,挖掘其在植物生物学中的应用潜力,为植物遗传改良和农业生产提供理论依据。
本文将详细介绍植物花青素合成代谢途径的基本框架和关键步骤,包括前体物质的合成、花色苷合成酶系的催化作用以及最终产物的形成等。
通过对这些基本过程的分析,我们可以清晰地了解花青素如何从简单的无机物质逐步转化为复杂的有机色素。
本文将深入探讨花青素合成代谢途径中的分子调控机制。
这包括转录水平、翻译水平和翻译后水平等多个层次的调控,涉及多种转录因子、miRNA、激素信号转导通路以及蛋白质相互作用等。
通过对这些调控机制的研究,我们可以揭示花青素合成代谢途径的复杂性和灵活性,了解植物如何根据环境条件的变化调整花青素的合成量和种类。
本文将总结花青素合成代谢途径及其分子调控在植物生物学中的应用前景。
随着对花青素生物合成机制的深入理解,我们可以利用基因工程、代谢工程等现代生物技术手段,对植物进行遗传改良,提高花青素的含量和品质,进而开发出更具营养价值和观赏价值的植物新品种。
花青素作为一种天然色素和生物活性物质,在食品、医药和化妆品等领域也具有广阔的应用前景。
因此,对植物花青素合成代谢途径及其分子调控的研究具有重要的理论和实践意义。
二、植物花青素合成代谢途径植物花青素(Anthocyanins)是一类重要的次生代谢产物,广泛存在于各类植物的花、果实、叶片和茎干中,赋予植物丰富多彩的色泽。
这些色素不仅影响植物的观赏价值,而且在植物应对环境胁迫(如紫外线、低温、干旱等)和防御病虫害方面发挥重要作用。
“黑美人”马铃薯原花青素代谢物动态分析

其含量差异较大,但其在体内的吸收和代谢过程尚
取 30 min。将提取后的溶液在离心沉降器上以转速
不明确。本研究将采用液相色谱-质谱联用(Liquid
为 1 000~3 000 rpm 递增的速度离心 5 min,将上清液
提取 1 h,离心取上清液。上述各组上清液经旋转蒸
发仪减压浓缩,乙酸乙酯萃取后溶于 30%乙醇中,将
其转移至已活化的 C18 固相萃取小柱中纯化,收集样
液,于 0.25 μm 有机微孔滤膜进行过滤,进行 HPLCMS 分析。
1.5 液相色谱-质谱条件
LC 条 件 :色 谱 柱 为 Zorbax Eclipse XDB- C18
February,
2020
实验组大鼠给药前后 7 d 尿液代谢产物的含量变化
质的耐受性较差以及体内酚类物质的代谢酶活性
没 有 被 完 全 激 活 ,随 着 原 花 青 素 被 利 用 的 程 度 逐
渐 增加,代谢产生的酚类化合物的含量相应增加。
m-香豆酸是由肠道微生物群降解黄烷醇产生的重
要酚酸,具有多种抗氧化和抗炎活性,因此,原花青
bacterial anti-adhesion activity[J]. Phytochemistry,
2005
(18):2281-2291.
1.4.2 样本的提取与净化
分别精确称量不同天数的 SD 大鼠尿液 1.0 mL 置
于试管中,按照 1∶9(V∶V)加入 75%的乙醇溶液,于
60 ℃超声波提取 1 h,离心取上清液;取不同给药天数
的 SD 大鼠粪便,研磨成粉末,分别称取 1.0 g,按 1∶9
植物花青素代谢途径分析及调控模型建立

中国生物工程杂志 China B i otechnol ogy,2008,28(1):97~105植物花青素代谢途径分析及调控模型建立3张 宁1 胡宗利1 陈绪清1,2 侯晓姝1 李 勇1 陈国平133(1重庆大学生物工程学院 重庆 400030 2北京市农林科学院北京农业生物技术研究中心 北京 100089)摘要 介绍了植物花青素的合成、修饰、转运及汇集过程,从转录水平和转录后水平分析了花青素途径分子调控机制,概述了外部因素对花青素积累的影响,并在此基础上提出了一个新的花青素途径调控机制模型。
关键词 花青素 代谢途径 调控机制 模型中图分类号 Q756收稿日期:2007210222 修回日期:20072112153国家“863”计划(2006AA02Z138),重庆市自然科学基金重点项目(CS TC,2006BA5006),重庆市自然科学基金(CSTC,2007BB0250),资助项目33通讯作者,电子信箱:chenguop ing@cqu .edu .cn 植物的色素主要有三大类:甜菜碱类、类胡萝卜素类和花青素类。
其中花青素是存在于植物中的水溶性色素,由一个基本的结构母核和不同的取代基组成,因取代基种类及位置不同而形成了不同颜色的花青素,包括粉、红、紫和蓝色等,大约88%的被子植物的花颜色是由花青素决定的[1,2],花青素在结构上主要分三类:天竺葵素(pelargonidin )、矢车菊素(cyanidin )和飞燕草素(del phinidin )。
由矢车菊素和飞燕草素衍生出芍药花素(peonidin )、碧冬茄素(petunidin )和锦葵素(malvidin )等花青素[3]。
花青素主要积累在植物液泡中并有多种生理功能,例如吸引昆虫传粉,抵御低温和紫外线伤害,以及防治植物病害等[4,5];花青素是迄今为止所发现的最强效的自由基清除剂,具有抗氧化衰老、抗突变、抗癌与抗动脉硬化功能;此外,花青素还是一种安全、无毒的天然食用色素[6,7]。
植物花青素代谢途径相关基因的研究进展

植物花青素代谢途径相关基因的研究进展作者:***来源:《南方农业·下》2022年第08期摘要植物的花色在其观赏价值的表观性状中占有非常重要的地位,这一特点在被子植物中尤为显著。
植物表观遗传研究中,花色也往往被认为是重要内容之一,而花青素在决定花色中扮演着重要角色。
近年来,花青素代谢途径是植物界的研究热点,主要综述了参与植物花青素代谢途径中的相关基因,为开展植物表观遗传在生物工程技术中的改良实践和丰富园林花卉可利用种类提供相应的理论基础。
关键词花青素;代谢途径;花卉;表观遗传中图分类号:S565.4 文献标志码:A DOI:10.19415/ki.1673-890x.2022.16.064植物的花色主要受外部因素和内在因素的影响,外部因素包括光照、温度等一系列环境因素,内在因素是遗传因素,主要指植物细胞内的环境和花瓣的构造等对花色的重要影响。
但是,外部因素和内在因素最终都需要作用于花青素(属黄酮类),进而决定花的颜色,花青素是重要的植物色素之一。
近年来,花青素在生物代谢方面的研究已经取得了充分进展,其中有关花青素的代谢途径和相关基因的研究报告相对较多。
一些学者发现,圆叶牵牛(Ipomoea purpurea Lam.)等观赏植物的开花过程与花青素有着明确的关系,这种关系存在于花青素合成途径遗传因子发育模式与花青素积累之间。
花青素的代谢受到多种结构基因、酶、控制基因及外界刺激的调控,如micro RNA、LBD遗传因子家族、光照、植物激素等。
进入21世纪以来,在一系列先进技术的作用下,生物技术蓬勃发展,越来越多的相关研究成果逐渐阐明了不同的植物花青素代谢途径的分子控制机制差异。
但还有很多经济价值高的植物,其与代谢途径有关的基础机理尚待探索。
本文主要总结了与植物花青素代谢途径有关的遗传因子,并总结了利用生物工程技术对植物的表观遗传进行优化改良等的相关理论基础。
1 花青素的结构花青素以3,5,7-三羟基-2-苯基苯(并)吡喃羊盐(三羟基羊盐、trihydroxyflavylium)为基本碳骨架结构(见图1),根据在苯环B上不同的取代位置、数量、羟基类型,形成不同的花青素[1]。
植物花青素生物合成代谢途径及调控因子研究

植物花青素生物合成代谢途径及调控因子研究吴雪霞;张爱冬;朱宗文;姚静;查丁石;李贤【摘要】花青素是决定植物花色的主要色素,具有重要的营养和药用价值,是花色研究和开发的重点.本文主要概括了植物花青素合成代谢过程及其合成途径中主要结构基因和调控基因的类型、作用机制,并介绍了外部环境因素对花青素合成的影响,同时展望了植物花青素合成相关基因的应用前景和发展趋势.【期刊名称】《上海农业学报》【年(卷),期】2018(034)004【总页数】6页(P127-132)【关键词】花青素;结构基因;调控基因;调控机制【作者】吴雪霞;张爱冬;朱宗文;姚静;查丁石;李贤【作者单位】上海市农业科学院设施园艺研究所;上海市设施园艺技术重点实验室,上海201403;上海市农业科学院设施园艺研究所;上海市设施园艺技术重点实验室,上海201403;上海市农业科学院设施园艺研究所;上海市设施园艺技术重点实验室,上海201403;临沂市农业局,临沂276001;上海市农业科学院设施园艺研究所;上海市设施园艺技术重点实验室,上海201403;上海市农业科学院设施园艺研究所;上海市设施园艺技术重点实验室,上海201403【正文语种】中文【中图分类】Q943花青素(Anthocyanins)是一类水溶性天然色素,基本结构为3,5,7-羟基-2-苯基苯并吡喃,属于类黄酮化合物,在细胞质中合成,但在液泡中积累[1-2]。
花青素在植物的花瓣、果实、叶和茎等中广泛分布,使植物呈现红、蓝、紫等颜色[3-4]。
植物中常见6种花青素:天竺葵色素(Pelargonidin,Pg)、矢车菊色素(Cyanidin,Cy)、飞燕草色素(Delphinidin,Dp)、芍药花色素(Peonidin,Pn)、牵牛花色素(Petunidin,Pt)和锦葵色素(Malvidin,Mv)[2,5-7]。
研究表明,花青素与植物抗逆性相关,能提高植物抗低温、干旱和强光等逆境的能力,降低植物紫外辐射和病害的程度,保护植物,减轻损伤[7-8]。
花青素—搜狗百科

花青素—搜狗百科益处花青素为人体带来多种益处。
从根本上讲,花青素是一种强有力的抗氧化剂,它能够保护人体免受一种叫做自由基的有害物质的损伤。
花青素还能够增强血管弹性,改善循环系统和增进皮肤的光滑度,抑制炎症和过敏,改善关节的柔韧性。
另外也可用于化妆品,如红色花青素做口红。
这些商品用色素(除葡萄皮色素外)共同特征是对光、热、氧稳定性好,对微生物稳定.一般溶于水和乙醇,不溶于植物油。
保健功能1 抗氧化花青素是羟基供体,同时也是一种自由基清除剂,它能和蛋白质结合防止过氧化。
也和金属c 等螯合,防止v 过氧化,再生v ,从而再生v ,也能淬灭单线态氧。
花青素能与金属离子螯合或形成花青素一金属cu—Vc复合物。
用氧自由基吸附系统(ORAC)表示水果中抗氧化能力。
与花青素线性相关,相关系数=0.77;与总酚含量线性相关,相关系数rn=0.92。
另一份研究指出,抗氧化能力与花青素含量线性相关,相关系数r¨=0.90;与总酚含量线性相关,相关系数=0.83,Vc抗氧化贡献率仅为0.4% ~9.4% ,说明花青素是类黄酮物质中重要一类。
Wang等用氧自由基吸附系统(ORAC)评价了天竺葵色素等14种花色苷的清除过氧自由基(ROO )的能力,结果证明所有的花色苷都具有明显的清除作用(相关系数r都大于0.98)。
红葡萄酒中的花色苷清除超氧自由基(02_')的能力比单宁还高,而且一定聚合度的花色苷比单个花色苷分子的清除效果更好。
目前,许多证据表明自由基可导致脂肪、蛋白质和核酸的氧化损害,是一些疾病如癌症、心血管疾病和神经性疾病的重要病因。
故花色苷的抗氧化活性对这些疾病的预防,可能起到非常重要的作用。
2.抗突变Yomshimoto用鼠伤害杆菌TA98为材料,评价了4种甘薯块根水提取物的抗突变活性。
发现特别是紫肉甘薯(AyarT1urasaki)中的花色苷可有效地抑制杂环胺、3.氨基.1,4.二甲基.5氢.吡哆.(4,3-b)吲哚、3.氨基.1.甲基.5氢.吡哆.(4,3-b)吲哚和2.氨基.3.甲基眯唑(4,5.f)喹啉引起的突变作用。
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酮形式,呈无色
4 花青素的作用
1
抗氧化作用
2
保护血管
3
保护视力
4
抗癌抗肿瘤作用
5
抗炎抑菌作用
结构上不同的花青素,随羟基化程度,甲基化程度,糖基化程度和酰 化程度的不同而不同,它们对人类健康的生物活性/功效也有明显差异
02
花青素代谢
1 花青素在口腔中的代谢
外周血浆水平远低于尿中检测水平,肠系膜静脉和门 静脉血浆中的花青素及其代谢产物比一般循环水平高
9 尿液
极少量花青素和部分代
高压液相色谱和串联质
谢产物
谱(HPLC-MS-MS)
10 粪便
花青素和其他黄酮类化合物可能不会被
粪便微生物群落完全分解在粪便中可以 发现一些完整的花青素
对微生物会有一定的影响,改 变微生物的特性、改变排泄
花青素似乎通过肠肝再循环在胆汁中有 效再循环
7 肠肝循环
8 花青素在血浆中的代谢
花青素在血液中被检测为糖苷配基,糖苷和葡糖苷酸, 硫酸盐和甲基缀合物,葡萄糖醛酸化花青素在人血浆 中占优势 血浆中的浓度在pmol / L-nmol / L范围内,直到最近, 仪器还没有足够的灵敏度以在如此低的浓度下进行检 测 花青素剂量对血浆浓度和总体生物利用度的影响尚未 在人类中广泛测试
11 生物基质中花青素及其代谢物的检测
A MS(质谱)和UV(紫外)检测的结合
B
串联质谱(MS / MS或MSn) 三重四极杆(TQ)质谱仪
定量分析生物基质中的小分子
C
D
混合四极杆飞行时间质谱仪 (Q-TOF)
E
四极离子阱(QIT)质谱仪
12 生物基质中花青素和代谢物的定量
01
选择离子监测(SIM) 02
花等物质中提取
2 花青素化学性质
花色素(或糖苷配基)由与含有氧的杂环 [C]结合的芳香环[A]组成,其也通过碳 碳键连接至第三芳环[B]
当花青素以其糖苷形式(与糖部分结合)被发现时,
它们被称为花色苷
2 花青素化学性质
Pelargonidine
Peonidin
Cyanidin
Petunidin
Delphindin
口腔微生物群的酶促作用
花青素的 损失
高的口腔温度
花青素与唾液蛋白的结合 测量方法:液相色谱飞行时间质谱仪(LC-TOF-MS)
口腔中显著的查尔酮形成(30%)
2 花青素在胃里的代谢
在1.5-4的胃pH范围内,花青素在酸性条
A
件下稳定
B
往大鼠的胃中之间灌注花青素,全身循环 中均发现高浓度的花青素
C
花青素可以以天然形式从胃中吸收。
花青素吸收表面 积大,吸收能力 较小肠差 1
大肠壁和小肠壁 均可参与花色苷 的肠肝循环 2
未被小肠吸收的花色苷进入大肠,在大肠中发生实质性的结构
改变,花色苷在大肠中主要是被大肠菌群代谢,花色苷首先被
水解为花色苷元形式,进一步被代谢为简单的酚酸,如香草酸、 儿茶酸、没食子酸等。
4 花青素在大肠中的代谢
选择反应监测(SRM) 03
原理:根据其母体和产物离子的相应m / z值 04
优点:极好的选择性和灵敏度
03
总结
Q
&
A
4 花青素在大肠中的代谢
花色苷
花色苷元
青素在大肠中的代谢
图 花青素浓度对益生菌增殖作用的影响 a:青春双歧杆菌 b:婴儿双歧杆菌 c:两歧双歧杆菌 d:乳酸杆菌
益生菌在生长过程中产酸,会使培养液的pH降低,菌数越多,产酸量越多, pH越低,故可以以培养液pH作为指标判定益生菌的生长及增殖
5 花青素刺激益生菌增殖的机制
花色苷被双歧杆菌代谢会产生葡萄糖, 这可以给双歧杆菌细胞供应能量,以促
进其生长。
花色苷进一步被降解为酚酸,这种酸
性环境也增加了双歧杆菌的生长活性
6 花青素在肝脏中的代谢
01
02 03
胆汁在肝脏中制成,储存在胆囊
胆汁分泌成分可通过肠肝循环重新吸收, 或通过粪便和尿液排出
Malvidin
到目前为止,已经有超过500种不同的花青素和23种花青素的报道, 其中维管植物中最常见的有6种,Pg,Pn,Cy,Mv,Pt和Dp
3 花青素存在形式
黄酮阳离子是最丰富,
溶液呈红色 黄酮阳离子的水合反应 慢得多,产生无色半缩
强酸 弱酸 近中性 碱性
质子快速损失以产生蓝色
醌结构,呈紫红色
Maria Hidalgo等采用收集人体粪便微生物,并在体外培养的方式,向培养基中加入花 色苷,在不同的时间点,采用HPLC和HPLC-MS分析对花色苷的代谢产物进行定性定量 分析。测得锦葵色素-3-葡萄糖苷的主要代谢产物为丁香酸。
Figure 4. HPLC chromatograms recorded at 280 nm corresponding to malvidin-3-glucoside (200 mg/L) at 4 h (A)
花青素代谢
汇报人:尹凯静 PPT制作人:李爽爽 小组成员:夏晴、田云恒、莫呈鹏
1
背景介绍
花青素代谢
contents
目录
2
3
总结
01
背景介绍
1 花青素简介
一种水溶性植物色素 ONE TWE
属于黄酮类物质
THREE
应用于食品、化妆品行业 及医药工业中
1 花青素简介
它们可以从葡萄,浆果,红甘蓝,苹果,萝卜,郁金香,玫瑰和兰
3 花青素在小肠中的代谢
十二指肠
空肠
回肠
小肠
3 花青素在小肠中的代谢
A
在肠内,乳酸根皮苷水解酶可以水解糖苷,形成 更多疏水性花青素苷元,可能通过被动扩散进入 肠细胞
B
当使用腔室在体外检测吸收时,大部分花青素吸 收发生在空肠组织上,穿过十二指肠较少,并且
沿着回肠或结肠没有检测到花青素吸收
4 花青素在大肠中的代谢