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王亮生研究组热带睡莲花色形成机制研究取得新进展

睡莲(Nymphaea)为多年生水生花卉,有热带睡莲和耐寒睡莲两个生态类型。热带睡莲花色丰富,除具有黄、白、红色外,还具有耐寒睡莲所缺乏的蓝色和蓝紫色。蓝色系是自然界较少的花卉色系,因此,世界上许多园艺育种家都将蓝色花卉的新品种选育作为育种目标和研究重点。为什么热带睡莲花色多样而耐寒睡莲花色单一,特别是热带睡莲在炎热的夏秋季节呈美丽炫目蓝色的机理,至今仍缺乏深入系统的研究。

本研究以热带睡莲35个不同花色的品种为材料,利用高效液相色谱-二极管阵列检测器联用(HPLC-DAD)和液质联用技术(HPLC-ESI-MSn),共检测到34种类黄酮化合物,其中17个组分是首次在热带睡莲花瓣中报道,分别是:① 4种花青苷:飞燕草素-3-鼠李糖-5-半乳糖苷(Dp3Rh5Ga)、飞燕草素-3-(2"-没食子酰-6"-乙二酰)-鼠李糖苷(Dp3galloyl-oxalylRh)、飞燕草素-3-(6"-乙酰)-葡萄糖苷(Dp3acetylG)和矢车菊素-3-(2"-没食子酰)-半乳糖-5-鼠李糖苷(Cy3galloylGa5Rh);② 1种查耳酮:柚苷苷元查耳酮-2'-半乳糖苷(Chal2'Ga);③ 12种黄酮醇:杨梅素-7-鼠李糖-(1→2)-鼠李糖苷(My7RhRh)、槲皮素-7-半乳糖-(1→2)-鼠李糖苷(Qu7GaRh)、槲皮素-7-半乳糖苷(Qu7Ga)、山奈酚-7-半乳糖-(1→2)-鼠李糖苷(Km7GaRh)、杨梅素-3-半乳糖苷(My3Ga)、山奈酚-7-没食子酰半乳糖-(1→2)-鼠李糖苷(Km7galloylGaRh)、杨梅素-3-没食子酰鼠李糖苷(My3galloylRh)、山奈酚-3-半乳糖苷(Km3Ga)、异鼠李素-7-半乳糖苷(Is7Ga)、异鼠李素-7-木糖苷(Is7Xy)、山奈酚-3-(3"-乙酰)-鼠李糖苷(Km3-3"acetylRh)和槲皮素-3-乙酰半乳糖苷(Qu3acetylGa)。同时,运用多元线性回归方法分析了热带睡莲花色与类黄酮组成之间的关系。通过比较发现,主成分为飞燕草素-3-半乳糖苷类型(Dp3Ga型)的品种其花瓣呈现紫红色(如图1G),而主成分为飞燕草素-3'-半乳糖苷类型(Dp3'Ga型)的品种呈现蓝色(如图1C)。

上述研究结果阐明了热带睡莲花色形成的物质基础和成色机理,为该属植物通过杂交或分子育种途径选育既耐寒又具蓝花色的新品种提供了理论依据,也为睡莲类黄酮功能活性成分的深度开发利用提供了重要参考。该论文于2012年4月2日在线发表在著名学术期刊PLoS ONE (doi: 10.1371/journal.pone.0034335)上。王亮生研究组的硕士生朱满兰为该论文第一作者。
                                   (中科院植物所北京植物园、资源植物研发重点实验室供稿)

图1、热带睡莲9种代表性的花色:‘埃及白’(A)、18(B)、27(C)、‘艾伯特’(D)、34(E)、

‘黄金国’(F)、37(G)、‘印度红睡莲’(H)和‘泰国王’(I)

图2、热带睡莲花瓣中花青苷的高效液相色谱图(检测波长:525 nm)

图3、热带睡莲花瓣中黄酮醇苷和查耳酮苷的高效液相色谱图(检测波长:350 nm)

图4、推定的热带睡莲花瓣中类黄酮代谢途径

论文下载:Relationship between the Composition of Flavonoids and Flower Colors Variation in Tropical Water Lily (Nymphaea) Cultivars

 


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