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花青素是自然界一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素，存在于很多食品中。花青素对人类健康有积极的影响，具有抗氧化、抗癌、保护视网膜、降低血脂、抗衰老和改善肠道健康等重要功效。蓝莓含有丰富的花青素。因此有关蓝莓花青素的研究也不断深入，其中包括一些有关基因及其调控方面的研究。
江苏大学食品与生物工程学院的郑嘉伟、黄午阳*等人通过分析不同品种蓝莓花青素生物合成结构基因和转录因子基因表达量，进而探究其与花青素含量的相关性及系统发育，探索花青素生物合成的调控机制。
1、不同品种蓝莓花青素生物合成相关基因的表达
01
相关结构基因相对表达量分析
选取8 种蓝莓果实进行总花青素含量测定，如图2所示。可以看出园蓝、蓝美1号、绿宝石总花青素含量处于较高水平，而海岸、灿烂以及奥尼尔处于较低水平，莱格西和比洛克西处于居中水平。
由表2可以看出，总花青素含量最高的为兔眼蓝莓园蓝，其总花青素含量高达（2 331.48±67.33）μg/g；其次为南高丛蓝莓蓝美1号和北高丛蓝莓绿宝石，含量分别为（2 184.07±59.36） μg/g和（2 055.56±61.61） μg/g；而南高丛蓝莓奥尼尔的总花青素含量最低，仅为（554.56±2.83）μg/g，与园蓝相差4 倍多。
对6个蓝莓花青素合成途径中重要结构基因进行real-time PCR检测后，使用相对定量的方式分析其表达量，如图3所示，每个基因均能够在蓝莓中正常表达，但相同基因在不同品种蓝莓的表达量上存在明显差异。
02
相关调控基因相对表达量分析
图4为不同品种蓝莓VcMYBPA1转录因子基因的相对表达量，其在所有品种中均存在表达，但品种间存在较大差异。可以看出奥尼尔的VcMYBPA1基因表达量最高，其次为灿烂，约为奥尼尔的1/2；莱格西、比洛克西的表达量为中等水平；蓝美1号、园蓝和海岸的基因表达量较低，而绿宝石的VcMYBPA1基因表达量最低。蓝莓VcMYBPA1基因表达量的整体趋势与VcCHS基因表达量最为相似，可能在更大程度上通过调控VcCHS基因影响花青素的合成。
将图4与图2对比来看，VcMYBPA1基因表达量最高的奥尼尔，其花青素含量最低，VcMYBPA1基因表达量较高的灿烂，其花青素含量也仅为中等水平，造成这种现象可能是VcMYBPA1转录因子反馈抑制，对其产生负调控作用，使得花青素含量降低；VcMYBPA1基因表达量处于中间位置的莱格西、比洛克西，其花青素含量无明显变化趋势；而VcMYBPA1基因表达量较低的蓝美1号、园蓝、绿宝石和海岸的花青素含量却相对偏高，尤其是园蓝、蓝美1号和绿宝石的花青素含量明显高于其他品种，居前3位，可能是少量的VcMYBPA1对其产生正调控作用，促进花青素的生成。
2、不同品种蓝莓花青素生物合成相关基因分子进化与系统发育分析
对上述real-time PCR产物进行测序分析后，得到其反向互补序列，上传至GenBank，并利用BLAST工具将其与数据库中的同种基因进行比对，选择一致性较高的基因采用NJ法构建分子进化树，上传基因和比对基因及其序列号如表3、4所示，根据其置信度辨别样品蓝莓基因与数据库中基因的亲缘关系。
样品蓝莓为越橘属植物，GenBank样品名称包括莱格西、比洛克西、奥尼尔、蓝美1号、园蓝、灿烂、绿宝石和海岸。如图5系统发育树和序列比对结果显示，越橘属（Vaccinium spp.）和油茶属（Camellia）的ANR基因功能相近，而与其他物种亲缘关系较远。根据图6也可知二者的蛋白结构域也较为相似，因此越橘属的ANR基因可能是由油茶属进化而来。ANR基因在越橘属中保守性较高（93.38%），在相同谱系的不同种中均存在较为一致的保守序列。
结论
结果表明：VcCHS、VcCHI、VcF3H、VcDFR和VcANS基因对花青素的合成有调控作用，能够促进花青素的生成；但VcANR基因对花青素的合成有负调控作用，可使蓝莓花青素含量显著降低。MYB转录因子对花青素合成的调控作用相对复杂，与MYB转录因子的表达量有关。本研究对不同品种蓝莓花青素生物合成相关基因表达量和分子进化分析，以此研究优质的蓝莓品种在花青素方面的优势，为开发蓝莓花青素类功能性食品提供理论支撑。
本文《蓝莓花青素生物合成相关基因表达与分子进化分析》来源于《食品科学》2022年43卷2期184-191页，作者：郑嘉伟，王兰娇，李大婧，柴智，张晓晓，黄午阳。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20201126-265。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。
修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅
图片来源于文章原文及摄图网。
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