温度对植物花青素苷合成的影响

文/王芳芳，武汉大学

花青素对于植物呈色具有着直接的影响，其植物对花青素的含量高低直接决定其叶色、花色以及果色的程度，另外，花青素还具有不错的医学价值，具有一定的抗衰老、抗炎症以及保护视力等作用，因此，这也加大了对植物花青素苷合成的研究。温度作为影响植物花青素苷合成的主要因素之一，成为研究花青素苷合成的重点，这也是本文主要研究的内容。

1 花青素苷生物合成途径

随着科技的发展，对于花青素苷的合成已经不仅仅是通过植物来进行的，人们通过研究已经可以掌握花青素苷的生物合成途径，对于花青素苷生物合成途径主要是通过5个步骤来实现的，第一步是将苯丙氨酸转变为4-香豆酰Co A，这个转变的过程主要是通过对苯丙氨酸裂解酶(PAL)基因的控制；第二步是将4-香豆酰Co A以及丙二酰Co A转变为二氢黄酮醇，而产生的二氢黄酮醇在相应的酶促反映下，进而转为成花青素以及其他类黄酮物质；第三步是将二氢黄酮醇通过相应的还原酶、合成酶以及转移酶等作用，进而合成各种花青素；第四步是对花青素骨架的合成之后进行修饰；第五步是对花青素苷的液泡转运与汇集。

2 温度对植物花青素苷生理代谢的影响

植物花青素苷的含量和其碳水化合物的代谢是有很大关系的，而植物的碳水化合物的代谢又随着温度的不同而发生变化，因此，温度间接的对于植物花青素苷生理代谢产 生影响。比如，秋天的夜晚温度是比较低的，从而植物的暗呼吸的速率就会得到降低，进而碳水化合物的代谢就会减慢，促进花青素苷的合成，如果植物的碳水化合物的储存量不足，在温度升高的时候，植物内的糖分就会发生水解作为植物生长的能量，因此，也就是常见的植物高温褪色现象[1]。

3 温度对植物花青素苷稳定性的影响

温度对植物花青素苷的稳定性有着很大的影响，高温的环境下，植物的碳水化合物的代谢会加大，因此，这就会增加植物花青素的分解，同时也降低花青素的合成，这就造成了植物花青素苷含量的不稳定性，比如，在对玫瑰进行的高温处理下，将其放置在21℃的温差环境下进行生长，然后对玫瑰的花青素苷含量进行检测，发现高温处理下玫瑰花青素降低了很多，这也说明高温影响了玫瑰的花青素苷的稳定性，而在温差变化不大的低温环境中，就没有很明显的变化。

4 温度对关键色素酶活性的影响

4.1 温度对PAL活性的影响

花青素苷的生物合成是一个酶促反应的过程，而温度对植物花青素苷合成的影响主要是通过对一系列酶的活性的影响而产生的，在花青素苷的合成中涉及到很多酶，其中PAL酶起到着重要的作用，它是作用于苯丙氨酸，进而催化产生肉桂酸，而肉桂酸是黄酮与花青苷合成的主要载体，而PAL活性是与温度有直接关系的，高温是可以有效提高PAL活性的,在低温的环境下，PAL的活性反而降低，但是在低温的时候，PAL基因的启动子却能够被在进行光合作用的细胞，优先赋予活性。

4.2 温度对CHI活性的影响

植物体内的类黄酮化合物都是从黄烷酮经过一定的方式转变而来的，黄烷酮也是合成花青素的主要物质。而黄烷酮的合成需要受到CHI的影响，黄烷酮的合成是由查尔酮转变来的，CHI的催化作用可以有效的促进查尔酮向黄烷酮的转变，因此，CHI就间接的为花色素苷的合成起到了一定的作用，同时，CHI还可以起到催化查尔酮环闭合的作用，从而形成第1个类黄酮产物。经过试验证明，当温度从 18℃上升到28℃的时候，大豆内的异黄酮含量是明显减少的，因此，高温就抑制了CHI的活性。

4.3 温度对DFR活性的影响

DFR在植物内有着重要的作用，它主要作用于植物内的二氢堪非醇、二氢栎皮黄酮以及二氢杨梅黄酮，进而通过催化反应来促使二氢堪非醇生产无色花葵素、二氢栎皮黄酮生产无色花青素、二氢杨梅黄酮生产无色花翠素，因此，DFR对于植物花青素苷的合成具有关键意义。DFR的活性是随着温度的变化而变化的，在不同的植物中温度对于DFR活性的影响也不同，但是，一般低温对于DFR活性呈现有利促进的作用[2]。

4.4 温度对UFGT活性的影响

通过上面几种酶的控制和作用，可以产生无色的植物花青素苷，而UFGT的作用就是将无色的植物花青素苷转变为有色的植物花青素苷，它也是植物呈现出各种颜色的原因和基础，因此，UFG T是植物着色的关键。比如，UFGT在荔枝中的作用主要体现在其对荔枝果皮颜色的呈现上，其活性的高低直接作用于荔枝的果皮颜色，则说明UFGT活性和植物花青素苷的含量是有正比关系的，而通过实验研究，夜间高温环境对于UFGT的活性影响是很大的，会一定程度的抑制UFGT的表达，进而降低UFGT的活性，从而造成植物体内的花青素含量减少。

5 结语

植物体内的花青素苷的合成与其环境温度是有着密切关系的，温度直接影响着植物花青素苷生理代谢、花青素苷稳定性以及花青素苷合成过程中所涉及到各种酶的活性。在低温的环境中，能够有效的诱导植物花青素苷形成和积累，从而使花青素苷的含量升高，在高温的环境中，则会加快花青素苷降解的速度，而对于植物花青素苷生物合成机制还需要继续的进行研究，进而结合一定的科技技术来控制花青素苷的合成。

[1]柯燚,高飞,金韬,等.温度对植物花青素苷合成影响研究进展[J].中国农学通报,2015,31(19):101-105.

[2]杜丹妮,张超,高树林,等.温度对牡丹‘洛阳红'切花花色和花青素苷合成的影响[C]//中国观赏园艺研究进展2015.2015.116-117.