1、四種觀賞植物花青苷分析及其花色形成機制 花色是觀賞植物重要的觀賞性狀之一 , 擴大花色變異和選育新奇花色品種一 直是花卉育種家的努力目標。花色素的研究是花色改良的基礎 , 花色與花色素關 系的闡明使花色育種工作更具有方向性。然而,自然界花色多樣性、 花色素結構復雜性以及二者之間存在密切的關系 , 使得觀賞植物的花青苷成分分析及其花色形成機制的研究具有一定的難度 , 為觀 賞植物的花色定向改良提出的切實可行方案也不鮮見。 為了探討觀賞植物花色形 成機制的一些共性問題或者一般規律 , 本文選取了幾種代表性植物類群丁香 (Syringa spp.) 、貼梗海棠 (Chaenomeles specio

2、sa) 、早開堇菜 (V. yedoensis) 、 紫花地丁 (V. prionantha) 和圓葉牽牛 (Ipomoea purpurea)( 丁香和貼梗海棠為木 本灌木類 ,堇菜為草本地被類 ,圓葉牽牛為草本藤本類 )為研究對象 ,采用國際通 用的CIEL*a*b*表色系統、高效液相色譜-質譜聯用技術(HPLC-DAD-ESI/MS及多 元線性逐步回歸分析方法 , 系統地開展了不同結構修飾的花青苷成分分析鑒定及 其花色形成化學機制研究。在探明幾種代表性植物類群的花色形成化學機制的基礎上 , 對觀賞花卉的色 素結構與花色的關系的一般規律進行總結。 此外, 推定了丁香的花青苷代謝途徑 , 對

3、至今稀有的紅色丁香育種提出了具體的思路 , 并推及其他觀賞植物的藍色系及 紅色系花卉的育種策略。主要結果如下 :1. 花青苷分析方法的建立和優化通過篩選流動相體系 , 調節 洗脫梯度、溫度、流速等參數 , 建立了一套微量、快速、高效、定性、定量分析 早開堇菜和紫花地丁花青苷成分的 HPLC方法。線性(R = 0.9997)及精密度(RSD &It; 3.67%)實驗證明HPLC方法穩定,可靠2.花青苷成分的多樣性利用 HPLC-DAD/ESI-M技術，在四種觀賞植物中共分 析鑒定出 29 種結構多樣的花青苷成分 , 包括多種花青苷元、 糖苷化及酰基化的花 青苷。其中丁香、早開堇菜和紫花地丁花瓣

4、中的色素成分為首次報道。丁香野生種與栽培品種的花瓣中鑒定出 2 種花青苷和 2種黃酮醇苷 , 分別是 : 飛燕草素-3-0-蕓香糖苷(Dp3Ru)、矢車菊素-3-0-蕓香糖苷(Cy3Ru)、蘆丁 (Rutin) 和山奈酚 -3-O- 鼠李糖 -7-O- 葡萄糖苷 (Km3R7G。) 貼梗海棠品種中含有 6 種花青苷 分別是 : 矢車菊素 -3-0-( 半乳糖葡萄糖苷 )Cy3 (Ga-G) 、矢車菊素 -3-0- 半乳糖 苷(Cy3Ga)、天竺葵素-3-O-(半乳糖葡萄糖苷)Pg3 (Ga-G)、矢車菊素-3-O-葡 萄糖苷(Cy3G)、天竺葵素-3-O-半乳糖苷(Pg3Ga)和矢車菊素-3-

5、O-琥珀酰阿拉伯 糖苷 (Cy3SucAra) 。Cy3SucAra首次在貼梗海棠花瓣中鑒定。早開堇菜和紫花地丁花瓣中含有14 種花青苷,分別是：飛燕草素-3-O-蕓香糖-5-O-葡萄糖苷(Dp3Ru5G)矢車菊素 -3-O-蕓香糖-5-O-葡萄糖苷(Cy3Ru5G)矮牽牛素-3-O-蕓香糖-5-O-葡萄糖苷 (Pt3Ru5G)、Dp-3-O-乙酰蕓香糖-5-O-葡萄糖苷(Dp3acRu5G) Cy-3-O-乙酰蕓香 糖-5-O-葡萄糖苷(Cy3acRu5G) Pt-3-O-乙酰蕓香糖-5-O-葡萄糖苷(Pt3acRu5G)、 Dp-3-O-順式-香豆酰蕓香糖-5-O-葡萄糖苷(Dp3cisp

6、CRu5G)、Pt-3-O-順式-香豆 酰蕓香糖 -5-O- 葡萄糖苷 (Pt3cispCRu5G) 、錦葵素 -3-O- 順式 - 香豆酰蕓香糖 -5-O- 葡萄糖苷(Mv3cispCRu5G )、Dp-3-O-反式-香豆酰蕓香糖-5-O-葡萄糖苷 (Dp3transpCRu5G)、Pt-3-O- 反式- 香豆酰蕓香糖 -5-O- 葡萄糖苷 (Pt3transpCRu5G)、Mv-3-O-反式-香豆酰蕓香糖-5-O-葡萄糖苷(Mv3transpCRu5G)、芍藥花素-3-O-香豆酰蕓香糖-5-葡萄糖苷(Pn3pCRu5G和Cy-3-O- 香豆酰蕓香糖 -5- 葡萄糖苷 (Cy3pCRu5G。

7、)圓葉牽牛花瓣中共鑒定出 7 種花青苷成分 , 為高度糖苷化及酰基化的矢車菊 素和天竺葵素苷的衍生物 , 根據它們所含的咖啡酸和葡萄糖基的個數將它們簡寫 為 Cy2C3G Cy2C4G Cy3C5G Pg3C4G Pg3C5G Pg2C4(和 Pg2C3G 3.花青苷組 成及含量的比較丁香花瓣中花青苷成分單一,只含有Dp3Ri和Cy3Ri兩種花青苷, 白色和黃色品種不含花青苷,并且Dp3Ru占絕對優勢，平均含量達到88.1%。Cy3Ga和Cy3 (Ga-G)是貼梗海棠花瓣中的主要色素成分,兩種花青苷的平均 含量占總花青苷含量的 94.1%。其它 4種花青苷為微量成分。早開堇菜及紫花地丁花瓣中含

8、有的花青苷成分在苷元類型及結構特征兩方 面表現出顯著差異。 紫花地丁含有 Dp(22.0%),Cy(10.7%),Pt(29.8%),Mv(30.5%) 和Pn(7.0%),而早開堇菜中主要以Dp(61.0%)和Cy(28.3%)為主，還有少量的 Pt(10.8%) 。紫花地丁的花青苷結構絕大多數為 3pCRu5型(96.9%),余下3.0%為3acRu5G 而早開堇菜的花青苷主要以 3acRu5G為主(82.1%),3pCRu5G只有11.2%,其它為 3Ru5G(6.8%)。藍紫色圓葉牽牛中含有 Cy2C3G Cy2C4G和 Cy3C5G其中Cy3C5G為主要的花 青苷成分 , 其相對含量

9、平均值為 79.6%。紫紅色及粉色圓葉牽牛中含有相同的花 青苷成分,Pg3C4G Pg3C5G Pg2C4G Pg2C3G但其相對含量不同。Pg3C5助紫紅色和粉色圓葉牽牛中的主要花青苷成分。Pg3C5Gt紫紅色圓葉牽牛中的相對含量為 68.8%,粉色中為 86.5%。白色圓葉牽牛不含花青苷。 4. 花色形成化學機制利用多元線性逐步回歸分析 , 首次在花青苷水平上闡明四種觀賞植物花色形成的化學機制。花青苷和花黃素苷共同決定丁香的花色。Dp3Ru是 丁香花瓣的主要花青素類 色素成分 , 這一色素決定了丁香花色主要以紫色藍紫色色調為主回歸結果表明Dp3Ru和Rut in是影響花色的主要色素。單純提

10、高Dp3Ru含量 可使丁香花色趨向藍色,而在減少Rut in含量并同時提高Dp3Ru含量時可使丁香 花色的紅色程度增強。花青苷是影響貼梗海棠花色的主要色素。Cy3 (Ga-G)和Cy3Ga的含量差異是 影響貼梗海棠粉色和紅色的重要色素。回歸結果表明，Cy3Ga Pg3 (Ga-G)和Cy3SucAra是決定貼梗海棠花色的最主 要色素,這3種色素的含量增加有利于花色變得更紅。 Dp和Pt型的花青苷是決 定早開堇菜和紫花地丁花色的重要花青苷。Dp花青苷含量增加可促進花色趨向藍色,而Pt花青苷含量增加可促進花色 更紅。Pg3C5G Cy3C5G TF的含量決定了圓葉牽牛的花色變化。Pg3C5館量增加，同時Cy3C5G TF含量的減少，可促進花瓣紅色的程度增 大;Pg3C5G含量降低、Cy3C5G的含量增加促進花瓣趨向藍色。5.花色育種選育或 創制紅色丁香是丁香花色育種的目標,建議選取Cy3Ru相對含量為78.7%的丁香 5作為母本進行雜交育種 ; 或通過基因共抑制方法 , 在丁香花瓣中導入 F35 H基因，抑制F3