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中国科学院武汉植物园韩月彭团队—果实花色苷酶促降解机制研究进展

  • 转自:植物生物学公众号
  • 日期:2026-04-08
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        植物在自然界中呈现丰富色彩,主要由其体内各类色素组成比例与积累水平决定。色素组分主要包括叶绿素、类胡萝卜素、甜菜碱和类黄酮等。花色苷作为类黄酮家族中极具代表性的水溶性色素亚类,由花色素与糖类通过糖苷键结合而成,广泛存在于花、果实、叶片等组织中,是决定植物呈现红、粉、紫、蓝等色彩的关键物质

        花色苷不仅赋予植物多样的色泽,而且在植物生长发育与环境适应中发挥重要的生态功能。花色苷积累能增强植物对传粉者(如昆虫)的吸引力,并促进鸟类和哺乳动物取食果实,提高花粉传播效率与种子的远距离扩散能力。此外,花色苷具有强抗氧化活性,是植物体内重要的天然保护剂。在非生物胁迫条件下,花色苷发挥关键的保护作用。花色苷能保护植物叶片光合系统免受强光的伤害,吸收可见光,降低绿色组织的光吸收水平,减少活性氧的产生与积累;低温胁迫下花色苷积累可提高植物耐冷性。干旱胁迫下,花色苷快速积累与抗氧化酶活性协同增强,能显著提升植物抗旱性与胁迫耐受性。花色苷在植物生物胁迫响应中也具重要作用

        花色苷在植物体内积累水平受合成与降解双向过程共同决定,其代谢稳态直接影响植物色泽品质性状的形成。目前,花色苷生物合成途径的关键酶类及其编码基因已相继被鉴定,且其催化功能与调控模式在不同物种间具有高度保守性。花色苷生物合成是苯丙烷代谢途径的一个重要分支,由苯丙氨酸在一系列酶催化下合成,整个合成过程在内质网膜上进行,经糖基化、甲基化等修饰后转运至液泡中储存。花色苷作为果实中主要色素组分和功能性营养成分,其积累可显著提升果实外观品质和营养品质。近年来,部分研究表明花色苷过量积累会导致某些果实风味酸涩、香气匮乏等现象,进而显著降低果实商品价值。许多研究表明,精准维持花色苷积累动态平衡可为果实品质改良提供新思路。

        花色苷降解对于平衡其积累量、维持代谢稳态具有关键作用。相较于合成途径的深入解析,花色苷降解机制的分子调控通路仍缺乏系统性研究,其核心调控因子与作用网络尚未完全阐明,成为制约花色苷代谢调控研究的关键因素。因此,系统解析花色苷降解机制,精准优化其积累水平,对实现果实色泽、营养和风味等多品质性状间的动态平衡与协同优化,具有重要的理论意义和实践应用价值。近年来,花色苷降解机制研究逐渐成为植物次生代谢领域的热点,酶促降解途径的关键组分及作用机制被逐步揭示。

        近日,中国科学院武汉植物园韩月彭团队在生物技术通报发表了题为果实花色苷酶促降解机制研究进展的文章。本综述系统梳理了花色苷酶促降解领域的最新研究成果,重点阐述参与降解过程的主要酶类、催化机制及影响降解效率的关键因素。同时,剖析当前研究中存在的不足与挑战,包括研究体系的局限性、酶促反应的底物结构依赖性及调控网络的复杂性等问题。在此基础上,进一步提出未来研究的重点方向,包括解析“环境信号‒降解酶‒花色苷代谢”的级联传导通路、构建多酶协同调控的降解网络,为精准调控果实色泽性状,改良果实品质提供理论支撑。