植物类胡萝卜素合成代谢调控机制研究进展

ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃａｓｂ．ｏｒｇ．ｃｎ第一作者简介：张建成，男，１９７４年出生，山西农业大学讲师，华中农业大学在职博士研究生生，主要研究方向为生物技术与果树遗传育种。

通信地址：０３０８０１山西省太谷县山西农业大学园艺学院。

Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｊｃｎｄ００１＠ｗｅｂｍａｉｌ．ｈｚａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ或ｚｊｃｎｄ００１＠１６３．ｃｏｍ。

通讯作者：刘和，男，１９６２年出生，山西农业大学副教授，主要研究方向为果树栽培生理。

收稿日期：２００７－０３－２８，修回日期：２００７－０５－１１。

植物类胡萝卜素生物合成及其调控与遗传操作张建成，刘和（山西农业大学园艺学院，山西太谷０３０８０１）摘要：类胡萝卜素是生物体内通过类异戊二烯途径合成的、自然界广泛存在的一大类天然色素物质的总称。

近年来，类胡萝卜素生物合成基因的分离和功能鉴定与有关类胡萝卜素生物合成调控机制研究的新进展，使通过遗传操作调控植物体内类胡萝卜素生物合成途径成为可能。

本文主要综述了近年来类胡萝卜素生物合成及其调控研究的进展，并介绍了应用转基因技术改变植物体内类胡萝卜素成分与含量的成功事例。

关键词：类胡萝卜素；生物合成及调控；转基因植物中图分类号：Ｑ９４５．１８文献标识码：ＡＲｅｃｅｎｔＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＣａｒｏｔｅｎｏｉｄＢｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，ＲｅｇｕｌａｔｉｏｎａｎｄＭａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎＺｈａｎｇＪｉａｎｃｈｅｎｇ，ＬｉｕＨｅ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＨｏｒｔｃｕｌｔｕｒｅ，ＳｈａｎｘｉＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔａｉｇｕ０３０８０１）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄｓａｒｅｉｓｏｐｒｅｎｏｉｄｍｏｌｅｃｕｌｅｓｔｈａｔａｒｅｔｈｅｍｏｓｔｗｉｄｅｓｐｒｅａｄｇｒｏｕｐｏｆｐｉｇｍｅｎｔｓｆｏｕｎｄｉｎｎａ－ｔｕｒｅ．Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｔｈｅｃｌｏｎｉｎｇａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｃａｒｏｔｅｎｏｇｅｎｉｃｇｅｎｅｓａｎｄｔｈｅｎｅｗｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｓｔｕｄｉｅｓｏｆｃａｒｏｔｅｎｏｉｄｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｍａｋｅｔｈｅｇｅｎｅｔｉｃａｌｌｙｍａｎｉｐｕｌａｔｉｎｇｃａｒｏｔｅｎｏｉｄｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓｐａｔｈｗａｙｔｏｂｅｐｏｓｓｉｂｌｅｉｎｐｌａｎｔｓ．Ｉｎｔｈｉｓｒｅｖｉｅｗ，ｔｈｅｒｅｃｅｎｔｌｙｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｃａｒｏｔｅｎｏｉｄｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｒｅｇｕｌａｔｉｏｎａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ａｎｄｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｓｏｍｅｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｔｒａｎｓｇｅｎｉｃｐｌａｎｔｓｏｆａｌｔｅｒｉｎｇｔｈｅｃａｒｏｔｅｎｏｉｄｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｅｎｔｂｙｔｒａｎｓｇｅｎｉｃｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄｓ，ＣａｒｏｔｅｎｏｉｄＢｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄＲｅｇｕｌａｔｉｏｎ，Ｔｒａｎｓｇｅｎｉｃｐｌａｎｔｓ类胡萝卜素是生物体内通过类异戊二烯途径合成而呈现红色、橙红色和黄色的一大类色素物质的总称。

植物光合作用与光合色素的研究进展植物光合作用是指植物利用光能将二氧化碳和水转化成有机物及氧气的过程，它是陆地生态系统中生命活动最主要的能量来源。

而光合作用的进行，则依赖于光合色素，包括叶绿素、类胡萝卜素、叶黄素等。

研究光合作用和光合色素的进展，对于人类更好地利用植物和提高农业效益等都具有重要意义。

一、叶绿素的研究进展1、叶绿素分子结构的解析叶绿素是植物体内最主要的光合色素，它具有重要的光能采集和传递功能。

20世纪50年代后期以来，不断有研究者利用X射线晶体衍射和NMR等方法分析解析了叶绿素分子三维结构，揭示了其内部的含铁镁型酞菁环、长链醇和脂肪酸等成分的配置关系，并为深入研究叶绿素的光能捕获和转移提供了坚实基础。

同时，革新性的空生电镜技术还揭示了叶绿素在不同结晶状态下的分子排列规律等。

2、叶绿素的生物合成和代谢叶绿素从胡萝卜素同系物中形成，研究人员在叶绿素生物合成途径上发现了个别关键外激酶基因，这些基因掌控着叶绿素在植物细胞内的形成方式，近来对这些基因的系统发掘和分析已日益成熟。

外激酶基因活动对于植物的幼芽细胞的生长、叶片的形态等具有重要的调节和影响。

此外，研究叶绿素的代谢途径和调节机制，如光响应、酸碱度等环境源的影响等等，也对于揭示叶绿素生育状况和应对养分胁迫等领域具有实际意义。

二、类胡萝卜素的研究进展类胡萝卜素是另一类重要的植物光合色素，包括β-胡萝卜素、类β-胡萝卜素和山羊角萜二烯等。

它们在植物的光合活动中具有捕捉光能、传递电子和保护植物细胞等作用。

有关类胡萝卜素在植物光合代谢中的作用研究已有许多进展。

1、类胡萝卜素的遗传与转录调控最近的研究发现植物中含有多个基因家族来编码不同类型的类胡萝卜素，利用遗传学方法和转录组学方法可以揭示不同基因型间的遗传变异和基因家族在类胡萝卜素多样性维持中的主要作用。

另外，类胡萝卜素的转录调控机制已经在一定程度上被揭示，为类胡萝卜素的生物合成、调节和利用还提供了更多的理论基础。

专家揭示苜蓿类胡萝卜素合成调控机制作者：林浩来源：《粮食科技与经济》2019年第10期近日，中国农业科学院生物技术研究所作物高光效团队在饲草作物功能基因研究方面取得突破，揭示了苜蓿类胡萝卜素生物合成的分子调控机制。

相关研究成果发表在《植物细胞》（The Plant Cell）雜志上。

优化调整种植业结构，支持饲料作物种植，促进粮食作物、经济作物、饲料作物三元种植结构协调发展是我国新形势下应对居民膳食结构改变、缓解粮食供求矛盾的重要举措。

苜蓿是世界著名优良饲草，也是我国栽培面积最大的一种豆科饲料作物，其由于具有蛋白质丰富、适应性强、能改良土壤和经济价值高等优点而享有“牧草之王”的美誉。

苜蓿的产量和品质改良是我国当前草业、畜牧业，特别是奶业发展的重大迫切需求。

类胡萝卜素是自然界广泛存在的一类天然脂溶性色素，在植物光合作用、激素合成、颜色决定等方面发挥重要作用，同时具有抗氧化、抗肿瘤、增强免疫和保护视觉等多种生物学功能，为人类和动物健康提供重要保障，然而目前关于类胡萝卜素合成的分子调控机制尚不清楚。

该研究利用一个类胡萝卜素合成缺陷的蒺藜苜蓿突变体，成功克隆了控制蒺藜苜蓿类胡萝卜素合成关键调控基因WHITE PETAL1（WP1），该基因编码一个R2R3型MYB转录因子，通过直接激活类胡萝卜素合成途径基因表达，调控蒺藜苜蓿花中类胡萝卜素积累。

进一步研究发现，WP1通过与bHLH家族蛋白MtTT8和WD40家族蛋白MtWD40-1形成转录激活复合体，协同调控蒺藜苜蓿类胡萝卜素生物合成。

上述研究工作系统揭示了植物类胡萝卜素生物合成的调控机制，为培育类胡萝卜素营养改良型作物和优质功能性饲草新品种提供了重要的理论基础。

该研究得到国家自然科学基金以及中国农科院科技创新工程等项目资助。

植物中金黄色素的生物合成及其调控机制研究植物中金黄色素是一种强效的天然色素，具有广泛的应用价值。

在食品、医药、化妆品等领域中，金黄色素都有着重要的作用。

因此，为了更好地利用金黄色素，对其生物合成及其调控机制的研究就显得尤为重要。

本文将对植物中金黄色素的生物合成及其调控机制进行探究。

一、金黄色素的生物合成金黄色素是植物中一种重要的类胡萝卜素类物质，其化学结构为C40的四个环状分子，即色氨酸、亮氨酸、戊二酸和异戊二酸。

金黄色素的生物合成过程主要由两个基因簇参与，其中第一个基因簇包括控制金黄色素合成的关键酶基因Psy、Pds和Crtiso，第二个基因簇则包括维生素A反应酶的基因Lcyb和Crtz。

这些基因的表达会调控金黄色素的生物合成，从而使其在植物体内得到合成和积累。

研究表明，金黄色素生物合成中最关键的酶是Psy酶。

Psy酶和Pds酶通过可逆反应将色氨酸分解成聚合前体物——异戊二酸和戊二酸。

之后，Crtiso酶在异戊二酸和戊二酸的作用下将颜料合成到一起形成蕃茄红素（lycopene）。

最后，由维生素A反应酶基因Lcyb和Crtz通过一系列反应将蕃茄红素转化为金黄色素。

二、金黄色素的调控机制金黄色素的合成，需要多个基因的协作调控。

研究表明，外部环境是影响金黄色素生物合成的重要因素，如光照、温度和水分等。

光照是影响金黄色素合成的最重要因素之一。

在强光下，植物体内金黄色素的累积通常会受到抑制。

同时，内部因素在金黄色素的合成中也扮演着重要的角色。

激素，如赤霉素和脱落酸等，对金黄色素的生物合成有明显影响，增加植物体内金黄色素的累积。

此外，多种转录因子和表观遗传因子也调控金黄色素生物合成。

这些基因和激素共同作用，形成了一个复杂的调控网络来调控金黄色素的生物合成。

三、金黄色素在生产中的应用金黄色素作为一种天然、安全的色素，具有广泛的应用价值。

在食品、医药、化妆品等领域中，金黄色素都有着重要的作用。

在食品加工中，金黄色素可以用于食品的染色和防腐保鲜等。

鲜切胡萝卜酚类物质合成积累及其调控机理研究摘要：胡萝卜是一种重要的蔬菜，其中鲜切胡萝卜具有很高的营养价值和药用价值。

其中鲜切胡萝卜中含有丰富的酚类物质，如β-胡萝卜素和类胡萝卜素等，具有成人维生素A活性和很高的抗氧化能力。

本文通过综合文献阅读和研究，对鲜切胡萝卜中酚类物质的合成积累及其调控机理进行了总结和探讨。

研究发现，酚类物质主要是由异戊二烯异戊二烯酸途径合成的。

其中，胡萝卜素合成途径包括异戊二烯异戊二烯酸的异构化反应、聚合反应、氧化裂解反应等。

类胡萝卜素合成的主要途径包括异戊二烯异戊二烯酸的异构化反应和加氢反应。

鲜切胡萝卜中酚类物质的合成积累主要受到以下几方面的控制：基因表达、生理因素、环境因素和后期加工等。

本文深入分析了酚类物质合成的基因调控机制，发现胡萝卜素合成途径中的多个酶基因受到调控，其中包括PAL、C4H、4CL、HDC、ADS、CrtZ等。

类胡萝卜素合成途径中的关键酶PSY、LCYB、LCYE、ZDS、CRTISO等的基因受到多种因素的调控。

此外，生理因素也对酚类物质的合成和积累产生了影响，比如营养物质、光周期、温度等。

环境因素包括氮素和灌溉等对胡萝卜素和类胡萝卜素的合成和积累均有显著影响。

后期加工过程也会对鲜切胡萝卜中酚类物质的含量和稳定性产生影响。

本文综述了鲜切胡萝卜中酚类物质合成积累的调控机理，为鲜切胡萝卜的品质控制和营养评价提供了重要的参考。

关键词：鲜切胡萝卜；酚类物质；合成途径；基因调控；环境因素Abstract：Carrots are an important vegetable, and fresh-cut carrots have high nutritional value and medicinal value. Fresh-cut carrots contain rich phenolic compounds such as β-carotene and carotenoids, which have adult vitamin A activity and high antioxidant capacity. In this paper, the synthesis and accumulation of phenolic compounds, and their regulatory mechanisms in fresh-cut carrots were summarized and discussed through literature reading and research.It was found that phenolic compounds are mainly synthesized by the mevalonate pathway. Among them, the pathway of carotenoid synthesis includes isomerization reaction of isopentenyl diphosphate, polymerization reaction, oxidative degradation reaction, and so on. The main pathway for the synthesis of carotenoids includes isomerization reaction of isopentenyl diphosphate and hydrogenation reaction. The synthesis and accumulation of phenolic compounds in fresh-cut carrots mainly depends on the following factors: gene expression, physiological factors, environmental factors, and post-processing.This paper analyzed in-depth the gene regulatory mechanism of phenolic compound synthesis, and found that several enzyme genes in the pathway of carotenoid synthesis, including PAL, C4H, 4CL, HDC, ADS, CrtZ, are regulated. Critical enzyme genes, such as PSY, LCYB, LCYE, ZDS, CRTISO, in the pathway of carotenoid synthesis are regulated by various factors. In addition, physiological factors such as nutrients, light cycle, temperature, and environmental factors such as nitrogen and irrigation have significant effects on the synthesis and accumulation of carotenoids and phenolic compounds in fresh-cut carrots. Post-processing also affects the content and stability of phenolic compounds in fresh-cut carrots.This paper reviewed the regulatory mechanism of phenolic compound synthesis and accumulation in fresh-cut carrots, providing important reference for quality control and nutritional evaluation of fresh-cut carrots.Keywords: fresh-cut carrots; phenolic compounds; synthesis pathway; gene regulation; environmental factors。

胡萝卜素代谢在人类健康中的作用胡萝卜素是一种植物中广泛存在的天然色素，也是人体所需的营养成分之一，对身体十分有益。

而在胡萝卜素中，β-胡萝卜素是最为常见的一种，因此我们主要探讨β-胡萝卜素在人类健康中的作用。

一、β-胡萝卜素的代谢过程β-胡萝卜素通常被吸收于小肠，但需要消化酶的帮助才能被身体充分吸收。

在体内，β-胡萝卜素会被转变成视黄醇，从而发挥作用。

视黄醇需要与蛋白质结合后才会进一步转化成各种形式的视黄酸，而视黄酸则是身体内用于维持视觉、生殖、免疫等关键生理机能的重要物质。

因此，对于β-胡萝卜素的代谢过程的研究，有助于我们更好地理解视觉、生殖和免疫等生理机能的维持作用。

二、β-胡萝卜素在生殖方面的作用β-胡萝卜素在人类健康中发挥着多种作用，其中之一是促进男性生殖健康。

研究表明，β-胡萝卜素可以提高男性精子质量，增加精子数量，改善精子运动能力和形态。

同时，β-胡萝卜素还能提高睾酮水平，从而促进男性生殖健康。

三、β-胡萝卜素在免疫方面的作用β-胡萝卜素还可以提高人体免疫力，降低感染和患病的风险。

研究发现，β-胡萝卜素可以激活巨噬细胞和自然杀伤细胞，增强人体免疫应答。

同时，β-胡萝卜素还可以降低炎症水平，减少身体的炎症反应，从而降低感染和炎症相关疾病的风险。

四、β-胡萝卜素在视力方面的作用β-胡萝卜素还可以维护视力健康。

事实上，β-胡萝卜素可以转化成视黄醇，进而合成视网膜上的视黄酸，这是视觉过程中不可或缺的一个成分。

另外，β-胡萝卜素还可以减缓视网膜黄斑变性的进程，防止眼部老化。

五、β-胡萝卜素在保健方面的应用β-胡萝卜素还具有良好的保健功效。

对于吸烟者来说，β-胡萝卜素的摄入量越高，其罹患肺癌的风险就越小。

同时，β-胡萝卜素还可以调节胆固醇和三酸甘油酯水平，保护心血管健康。

另外，β-胡萝卜素还具有抗氧化作用，有助于预防老化和疾病的发生。

六、β-胡萝卜素的摄入量β-胡萝卜素在人类健康中的作用如此之多，但是要想取得这些好处，摄入量也是至关重要的。

植物中维生素合成和调节机制的研究植物是人类重要的食物来源，同时也是重要的药用资源。

植物中有许多对人体有益的化合物，如维生素。

维生素是由植物和动物合成的一类有机化合物，在人体和动物体内起着重要的生理功能。

本文将介绍植物中维生素合成及调节机制的研究，从而深化我们对植物营养的认识。

一、植物维生素的种类及作用1. 脂溶性维生素脂溶性维生素包括维生素A、维生素D、维生素E和维生素K。

其中维生素A是视觉色素的组成成分，对维持视觉功能至关重要；维生素D能够促进钙的吸收和利用，维持骨骼健康；维生素E是一种抗氧化剂，能够保护细胞膜免受自由基的损害；维生素K则是凝血因子的重要组成成分，能够促进血凝。

2. 水溶性维生素水溶性维生素包括维生素B1、维生素B2、维生素B6、维生素B12、维生素C、叶酸、烟酸和生物素等。

这些维生素主要是参与体内代谢反应，包括能量代谢、蛋白质合成和DNA合成等。

二、植物维生素的合成1. 维生素A的合成植物维生素A的合成依赖于类胡萝卜素。

类胡萝卜素是一类黄色或橙色的脂溶性化合物，存在于植物的葉子、蔬菜和水果中。

当光合生物在低光强、高温或其他压力下受到刺激时，它们会通过类胡萝卜素合成來增加花色素的生成。

这种途径被称为“类胡萝卜素痕迹合成途径”。

类胡萝卜素被转化为维生素A的过程在植物中是可逆的。

“类胡萝卜素痕迹合成途径”是个高度协调的途径，一些基因在这个过程中发挥着关键的调节作用。

2. 维生素C和叶酸的合成维生素C和叶酸是水溶性维生素，在植物中主要由糖代谢相关途径合成。

维生素C由UDP-葡萄糖酸被还原为脱氧酸，并再被还原为维生素C。

其中一些关键酶基因在水分稀缺、高温和其它胁迫条件下被调节，以增加维生素C的合成。

叶酸的合成路径中最后一步骤是把对氨基苯甲酰谷氨酸转化为叶酸。

该过程的酶活性由光照以及 pterin 衍生物和甲酰-CoA 等因素调节。

三、植物维生素的调节机制细胞外信号和环境逆境都会影响植物维生素的合成和代谢。

植物代谢途径的调控机制研究植物代谢途径是指植物体内的化学反应过程，包括有机物合成、合成物分解、能量的转化等。

这些反应对于植物的生存和发展起着至关重要的作用。

为了更好地理解植物代谢途径及其调节机制，科学家们进行了许多研究。

本文将介绍植物代谢途径的调节机制研究的进展情况和相关成果。

一、植物代谢途径的调节机制概述植物代谢途径的调节机制非常复杂，它涉及到许多方面的因素，例如遗传、环境和信号通路等。

其中，主要的调节机制包括基因调控、酶活性调节、代谢产物的反馈调节等。

这些调节机制协同作用，保证了植物代谢途径正常进行。

基因调控是指通过基因表达水平的变化来调节代谢途径的进行。

植物中有许多基因与代谢途径相关联，其中最重要的是调节基因。

调节基因可以调节其他基因的转录和翻译，从而影响代谢途径的进行。

例如，Gibberellin是一种调节植物生长和发育的激素，其合成和转录都受到多种因素的调节，包括环境信号和其它激素等。

基因调控是植物代谢途径调节的基础，也是深入研究植物代谢途径调节机制的重要方向。

酶活性调节是指通过改变酶的活性来调节代谢途径的进行。

植物中的许多酶都有调节性，它们可以通过不同的机制来调节其活性。

酶活性调节是植物代谢途径进行的基本手段之一。

例如，植物中的光合作用是一种重要的代谢途径，其中多种酶参与反应。

这些酶的活性可以通过不同的机制调节，如叶绿素含量、光照强度和pH值等。

代谢产物的反馈调节是指通过代谢产物对代谢途径进行反馈调节。

植物中有许多代谢产物可以调节其合成途径的进行。

例如，植物中的一氧化氮合成途径中，产生的一氧化氮可以通过反馈调节来调节其合成途径的速率。

代谢产物的反馈调节是保持代谢途径平衡的关键机制之一，同时也是深入研究代谢途径调节的重要方向。

二、植物代谢途径调控机制的研究进展随着生物技术和分子生物学研究的发展，植物代谢途径调控机制的研究也越来越深入。

下面将简要介绍几个方面的研究进展：1.基因调控的研究基因调控是植物代谢途径调控的基础，也是深入研究代谢途径调控的重要方向。

类胡萝卜素代谢及功能研究进展靳青;毕宇霖;刘晓牧;万发春【期刊名称】《动物营养学报》【年(卷),期】2014(000)012【摘要】类胡萝卜素是维生素A的前体，不仅是动物体内维生素A的最主要来源，还在预防疾病、提高机体免疫力、维持动物正常生长与繁殖以及着色等方面发挥着重要的作用。

随着研究的深入，类胡萝卜素在人类健康及动物生产中的作用日益受到重视，但其吸收、转运及代谢机制尚不完全明确。

本文在论述类胡萝卜素的基本特征、吸收和转运的基础上，重点综述了类胡萝卜素的代谢机制以及生物活性功能方面的研究进展，为进一步研究类胡萝卜素的代谢机制、功能以及发掘新功能提供理论依据。

%Carotenoids, as provitamin A, are not only main source of vitamin A for animals, but also perform important functions in disease prevention, immunity enhancement, normal growth and reproduction mainte-nance in animals and coloring. And with the development of research to the depth, the functions of carotenoids in human health and animal growth have been increasingly attached, but the mechanisms of absorption, trans-portation, metabolism were not known exactly. This review summarized the basic characteristics, absorption and transportation of carotenoids, and put emphasis on the recent advances of carotenoids metabolism mecha-nisms and biological activity functions research, which provided a theoretical basis for further study on research of carotenoids metabolism mechanisms and functions, and excavation of new functions.【总页数】11页(P3561-3571)【作者】靳青;毕宇霖;刘晓牧;万发春【作者单位】山东省农业科学院畜牧兽医研究所，济南 250100; 山东省畜禽疫病防治与繁育重点实验室，济南 250100;山东农业大学动物科技学院，泰安 271018;山东省农业科学院畜牧兽医研究所，济南 250100; 山东省畜禽疫病防治与繁育重点实验室，济南 250100;山东省农业科学院畜牧兽医研究所，济南 250100; 山东省畜禽疫病防治与繁育重点实验室，济南 250100【正文语种】中文【中图分类】S811.5【相关文献】1.类胡萝卜素的吸收代谢及其功能的研究进展 [J], 高玉云;毕英佐;谢青梅;马静云2.微藻类胡萝卜素生物合成代谢途径的研究进展 [J], 王倩楠; 曹苏珊; 韩迎亚; 刘有华; 杨乔乔; 皮乔木; 李联泰; 安贤惠3.茶叶类胡萝卜素合成、代谢调控研究进展 [J], 傅秀敏;唐劲驰;杨子银4.微藻类胡萝卜素合成与代谢调控研究进展 [J], 庞冰冰;叶丰彩;李钰艳;尚常花5.类胡萝卜素在动物体内的生理功能及其吸收代谢研究进展 [J], 李业国;周光宏;高峰;李学斌;于小领因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

植物呈现出绚丽多姿的色彩，有的是为了光合同化作用，有的则是作为吸引信号或者植物防御信号，从而有利于它们的生存、授粉或种子传播，以便将自己的基因长久的遗传下去。

这些色彩是由植物体内卟啉类、类胡萝卜素类、类黄酮类和甜菜素类四种物质而引起的。

其中类胡萝卜素使高等植物呈现出黄色、橙红色或红色。

类黄酮可分为黄酮、黄酮醇和花青素3类，前两者大多呈浅黄色，花青素则会根据PH 值的不同，使高等植物呈现出红色到蓝色。

1.类胡萝卜素类胡萝卜素是一类呈黄色、橙红色或红色的多烯类物质, 一般由8个类异戊二烯单位组成，其具有抗氧化、防癌症、预防夜盲症等功能。

自然界中发现的类胡萝卜素种类繁多, 大约有700多种。

近10年来，每年大约有3000多篇类胡萝卜素相关的文献产出。

（1）类胡萝卜素在高等植物中的分布类胡萝卜素作为光合色素的辅助色素，广泛存在于高等植物中，主要是以光合色素-蛋白质复合体的形式存在于高等植物的叶绿体中，几乎所有有叶绿素的地方就有类胡萝卜素。

如许多黄色或橙色的高等植物花瓣和果实的颜色均源于存在于其组织细胞之中的类胡萝卜素化合物，如番茄、柑橘、辣椒、胡萝卜、玉米等。

（2）类胡萝卜素的分析检测方法类胡萝卜素的分离、定性、定量分析是从事类胡萝卜素研究工作的基本方法。

类胡萝卜素的共轭双键对热、光、氧和酸都是比较敏感的，所以在分析操作过程中要尽量减少氧的破坏、较大可能的避免光和热引起的变化。

分析试剂不要含过氧化物、酸和游离氧。

色谱质谱技术和光谱技术是类胡萝卜素研究工作中重要的分析方法，在定性、定量分析和分离、制备方面起着重要的作用。

（3）类胡萝卜素的功能类胡萝卜素在叶绿体光合作用中扮演着重要角色，一方面可帮助叶绿素接收光能，另一方面高温、强光下可通过叶黄素循环，耗散多余能量，此外类胡萝卜素还是ABA的前体。

高等植物的叶、花、果及根因富含类胡萝卜素，而呈现出黄色、橙红色或红色，因此胡萝卜素是决定园艺植物观赏价值的重要指标。

植物色素的合成与代谢机理研究植物色素是指有机化合物中的一类具有特定结构的色素，主要用于植物光合作用过程中的光能吸收和光合色彩的输出。

植物色素的合成和代谢是一个复杂的生物过程，涉及到许多基因的表达和调控、化学反应和调节等多个方面。

本文将从植物色素的合成起始物、反应途径、表达调控以及代谢调节等方面，简要阐述植物色素的合成与代谢机理研究的进展与现状。

一、植物色素的起始物及其反应途径植物色素的合成起始物主要由三种化合物组成，包括脱氧乌拉西尔苷、白内障甾醇以及一个20碳的靶分子-色素前体。

这三种化合物都是由植物内生的生物代谢产物和外部刺激物质而来，存在着极高的多样性和复杂性。

植物色素的合成过程整体上可以分为两个部分，即色素前体产生和色素合成。

色素前体产生部分，是指将三种起始物转化为另一种化合物-色素前体的整个过程。

这个过程中，激动酶是起始物转化为色素前体的主要催化酶，包括DSP1、DSP2等多种基因编码的蛋白质。

同时还有多种转移酶和羧化酶等辅助酶参与其中。

色素前体是一种黄色的脂溶性物质，主要存在于植物的叶子、果实和花粉中。

色素前体合成的关键步骤是利用色素合成的核心酶ROL让色素前体酮的一个甲基与色素前体进行连结，得到化学假定组成的过度化合物-异戊二烯型铁乙酰底物。

色素合成部分，则是在异戊二烯型铁乙酰底物的基础上完成植物色素合成的最终关键步骤。

色素前体进行异构化后，先由红褐藻色素还原酶进行一个辅助转化，再以MPR1为代表的电子传递酶作为负责色素合成的核心酶，完成了植物色素的最终合成反应，并且输出出一种新的色素化合物-葡萄糖基叶绿素-作为最终产物。

二、植物色素的表达调控植物色素的合成过程和产物含量可以受到多种因素的调控，包括光照强度、温度、营养供应、激素、互参作用以及食物链上升等等。

其中，植物的光合作用过程中，由光照强度引起的植物色素合成调控是最为重要的。

光照强度的变化会对植物内部的基因表达和代谢过程产生影响，以调节色素合成途径中酶的表达量和活性，以保证植物对自然光谱的尽可能完整地光谱吸收和反射。

中国农业大学学报JOURNAL OF CHINA AGRICULTURALUNIVERSITY1999年 第4卷 第1期 Vol.4 No.1 1999类胡萝卜素的功能研究进展(综述)韩雅珊摘　要　β-胡萝卜素和类胡萝卡素广泛存在自然界中。

作为维生素A的前体，可提高人体的免疫能力，也是一种抗氧化剂，可淬灭与清除机体内产生的自由基。

重要的是β-胡萝卜素和类胡萝卜素能预防癌症和减缓癌症的发展，细胞缝间联结的理论支持了类胡萝卜素的具有这一效果的看法，但是根据人群调查也出现类胡萝卜素具有负结果的报道。

本文就类胡萝卜素的营养功能的研究现状作一概要综述。

关键词　β-胡萝卜素； 类胡萝卜素； 免疫； 抗氧化剂； 癌症； 细胞缝间联结Advances of the Function of Beta-carotene and CarotenoidHan Yashan(College of Food Science,CAU)Abstract　The function of β-carotene and carotenoids is reviewed. It is a common knowledge that β-carotene is the precursor of vitamin A. Besides this, it is known that β-carotene and carotenoids have the positive effect on the immune system. They can incrcase both the activities and the numbers of T and B lymphocy and NK cell. The main effects of β-carotene and carotenoids are that they have antioxidant activities, and can quench or scavenge the free radicals, reduce the damage of cell, cell membrane and its main genetic composition, e.g. nucleic acid, protein, lipid etc. Therefore β-carotene and cartenoids can prevent cancer, reduce cancer mortarity and morbidity. This positive function of carotenoid is supported by the hypothesis of “gap junctional intercellular communication”. Though the contrary result was reported by epidemic investigation, it will be clear in the near future. Key words　β-carotene; carotenoid; immune function; anlioxidant; cancer; gap junctional intercellular communication 自然界中存在着600多种类胡萝卜素，而其中有50余种能形成维生素A。

研究揭示烟草类胡萝卜素合成代谢途径的调节机制1：空白对照阴性对照 pTRV-CRTISO 农杆菌侵染农杆菌侵染本氏烟草35 天表型类胡萝卜素异构酶（CRTISO）基因是植物中类胡萝卜素合成的关键基因之一，它催化多反式番茄红素形成多顺式番茄红素，该基因表达量降低能够导致β-胡萝卜素大量积累。

烟草中的类胡萝卜素属于萜烯类化合物，其含量与烟叶香气密切相关。

《中国烟草学报》2014年第6期上发表的“烟草类胡萝卜素异构酶基因的克隆及功能研究”表明，CRTISO基因沉默抑制下游基因表达，进而抑制了胡萝卜素降解反应的进行，揭示了该基因在烟草类胡萝卜素合成通路中的作用，为通过基因工程手段培育优良烟草品种奠定理论基础。

该研究从普通烟草的cDNA中克隆获得CRTISO基因编码区（CDS），将CRTISO基因的部分序列插入烟草脆裂病毒（TRV）载体中，构建重组载体pTRV2-CRTISO。

通过TRV病毒诱导的基因沉默（VIGS）系统抑制本氏烟草（Nicotiana benthamiana）CRTISO基因表达，同时利用实时荧光定量PCR检测CRTISO下游基因的表达量变化。

结果表明，pTRV-CRTISO载体侵染的烟草叶片出现黄色斑点；CRTISO基因的沉默导致下游番茄红素ε环化酶（ε-LCY）、番茄红素β环化酶（β-LCY）和胡萝卜素β-环羟化酶（β-OHase）基因表达量降低，抑制了胡萝卜素降解反应的进行，可能会导致烟草中胡萝卜素的累积，使烟叶颜色发生改变。

这为进一步研究烟草类胡萝卜素合成代谢途径中各基因的功能奠定了良好的基础。

类胡萝卜素在烟叶中的转化、积累和降解与烟叶品质和香气密切相关，提高烟叶中的类胡萝卜素含量不仅能够提高烟叶品质，还可以改善烟叶香吃味。

但类胡萝卜素的合成代谢受光照、温度和遗传等多种因素的调节控制，因此，通过分子手段选育类胡萝卜素含量高的优良烟草品种将是今后深入研究的方向。

植物多酚合成途径及其代谢途径研究植物多酚是一类重要的植物次生代谢产物，在植物生长发育、环境适应和抗病抗虫等方面起着重要作用。

多酚包括类黄酮、花青素、类胡萝卜素和鞣质等。

植物多酚的合成途径和代谢途径一直是植物生物学研究的热点之一。

本文将从植物多酚的合成途径、多酚的结构和多酚的代谢途径三个方面进行探讨。

一、植物多酚的合成途径植物多酚的合成主要包括苯丙烷途径和香豆酸途径两个途径。

苯丙烷途径是植物生物合成多酚的最主要途径。

苯丙烷途径产生的酪氨酸是多酚合成的第一个中间产物，酪氨酸被酚氧化酶氧化生成香豆酸，然后香豆酸可以被类黄酮酶或花青素酶催化合成各种类黄酮和花青素。

香豆酸途径产生的C15类化合物，如半胱氨酸、丙烯酸和苯酮酸等化合物，是在过去的几年中在植物多酚合成研究中越来越受到关注的。

二、多酚的结构多酚是广泛存在于植物中的次生代谢产物，其生物学活性很强，其结构复杂多变。

多酚主要可分为类黄酮、花青素、类胡萝卜素、鞣质和脲等几类。

不同种类的多酚具有各自特殊的功能，为植物的生长发育、抗逆能力等方面提供了重要的保障。

三、多酚的代谢途径多酚在植物体内的代谢过程中，可以被降解为一系列低分子化合物。

多酚经过降解后，形成的产物具有多种生物学活性和对植物的生长发育、抗逆能力等方面提供了保障。

植物多酚的降解途径主要包括水解途径、氧化途径、重排途径和甲基化途径。

多酚的降解产物具有强的抗氧化能力和安全性，是一类具有广泛应用价值的植物次生代谢产物。

总结：本文从植物多酚的合成途径、多酚的结构和多酚的代谢途径三个方面进行了探讨。

植物多酚作为一类重要的植物次生代谢产物，在植物的生长发育、逆境适应和抗病抗虫等方面起着重要作用。

随着现代分析技术的不断发展，植物多酚的合成途径和代谢途径的分子机制及其调控已越来越得到研究人员的重视和深入研究，相信会有更多的研究成果将会为人们提供更多未知。

植物类胡萝卜素研究进展作者：侯耀兵康保珊黄进勇来源：《中国瓜菜》2009年第04期摘要：结合西瓜介绍植物中类胡萝卜素的结构、生物合成途径中的酶及基因、合成调控研究进展．提出目前研究存在的问题，并展望未来的研究方向。

关键词：西瓜；类胡萝卜素；基因；表达；调控类胡萝卜素通常是指C40的碳氢化合物(胡萝卜素)和它们的氧化衍生物(叶黄素)2类色素的总称。

它们在结构上由8个异戊二烯单位缩合而成，典型的C类胡萝卜索携带紫罗酮环。

环上不同位置的氢原子可被羟基、羰基、环氧基取代。

在植物中．类胡萝卜素担当叶绿体光合作用的辅助色素并保护叶绿素免受强光破坏。

同时也是合成植物激素ABA的前体。

除八氢番茄红素和六氢番茄红素外．绝大多数类胡萝卜素呈黄色、橙色或红色。

约有10％的类胡萝卜素是维生素A的前体．是人和动物食物中重要的成分。

研究表明．类胡萝卜素在医学保健方面有重要的作用。

目前．对类胡萝卜素的需求量很大．通过化学合成与微生物发酵等获得的类胡萝卜素已经不能满足市场的需要。

近年对其生物合成途径的研究取得了巨大的进展．关键基因先后得到分离．并初步实现通过基因工程来调控类胡萝卜素的合成。

西瓜作为重要的世界性水果．在我国栽培面积近150万hm2。

西瓜有各种不同的瓤色，如黄色、橘黄色、粉红色、红色等，这是由于含有的类胡萝卜素种类和量不同。

瓤色是西瓜的重要性状之一。

其中类胡萝卜素更是决定其营养与品质的重要指标。

提高或改变西瓜中类胡萝h 素组成和含量．改良其品质已成为目前西瓜育种工作的重要课题。

本文概述了类胡萝卜素生物合成途径中的酶和基因及表达调控方面的研究。

尤其是在西瓜方面的研究进展。

1类胡萝卜素的生物合成途径及其相关酶的基因克隆类胡萝h生物合成主要是先合成前体物异戊烯焦磷酸(IPP)，LPP和其异构体二甲基丙烯基焦磷酸(DMAPP)缩合形成槛牛儿基焦磷酸．再与2个IPP在栊牛儿糖牛儿基焦磷酸合成酶(GGPs)催化下合成栊牛儿糖牛儿基焦磷酸(GGPP)，GGPP是植物多种物质生物合成的共同前体。

类胡萝卜素生物合成的调控因素及其对光合作用的影响作者：周莉刘莉来源：《天津农业科学》2011年第05期摘要：综述了调控类胡萝卜素生物合成途径的主要因素，从除草剂的作用机理上揭示了类胡萝卜素对光合作用的影响，对两者的联系有了更清晰和深入的认识。

关键词：类胡萝卜素；光合作用；合成途径；调控中图分类号：Q945.11 文献标识码：A DOI编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2011.05.002Regulation Factors of Carotenoid Biosythesis and Their Impacts on PhotosythesisZHOU Li，LIU Li(College of Agricultural and Biology, Tianjin University ,Tianjin 300072,China)Ａｂｓｔｒａｃｔ: The major moderating factors of carotenoid biosynthetic pathway were reviewed,and its influence on photosynthesis from mechanism of herbicide were discussed. Thus, a more clear and in-depth understanding of the link between them will be presented.Key words: carotenoids; photosynthesis; biosynthetic pathways; regulation类胡萝卜素(Carotenoids)是一类重要的脂溶性天然色素的总称，能赋予自然界鲜艳的色彩。

迄今，被发现的天然类胡萝卜素已达600多种，具有丰富的营养价值和保健作用，约有10％的类胡萝卜素是维生素A的前体，是人和动物食物中的重要成分[1]。