[科普中國]-辣椒玉紅素

辣椒玉紅素

辣椒玉紅素是一個非極性化合物，其分子中含有多個不飽和鍵和共軛雙鍵，這是它的發(fā)色基因。

辣椒植物體內(nèi)的類胡蘿卜素主要有紅色的八氫番茄紅素、辣椒紅素、辣椒玉紅素，綠色的葉綠素，黃色和橙色的紫黃質(zhì)、玉米黃質(zhì)、α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素、葉黃素等。各種色素不同的組成和含量形成了辣椒不同的成熟果色。綠色果實中含有葉綠素和葉黃素、β-胡蘿卜素、紫黃質(zhì)等類胡蘿卜素；紅色果實中則主要是辣椒紅素和辣椒玉紅素。辣椒紅素、辣椒玉紅素由辣椒紅素/玉紅素合成酶（CCS）合成1。而在類胡蘿卜素合成途徑中的差異調(diào)控方式最終表現(xiàn)出不同的辣椒成熟果實顏色。

辣椒玉紅素的合成辣椒紅素/辣椒玉紅素合成酶（CCS）催化紫黃質(zhì)和環(huán)氧玉米黃質(zhì)生成生成辣椒紅素/玉紅素。辣椒紅素/玉紅素在色素細胞分化時在果實中形成，CCS合成酶只在成熟紅色辣椒中發(fā)現(xiàn)，在未成熟綠色辣椒和成熟果色為黃色、橙色辣椒以及葉片中都沒有CCS合成酶。Ccs基因的cDNA全長1750bp，不含內(nèi)含子。

辣椒玉紅素的分離A．Aczél利用高壓薄層色譜分離了辣椒紅素和辣椒玉紅素。這是一種具有選擇性的分離，能準確地確定紅色素的色價。M．IsabelMínguez-Mosquera等利用反相高壓液相色譜(HPLC)，通過丙酮和水的梯度洗脫，在450nm的紫外光下檢測，分離和鑒定了紅辣椒果實、辣椒粉、辣椒油中的十四種類胡蘿卜素。DámasoHornero-Méndez等采用快速分光光度法確定了辣椒粉和辣椒油中類胡蘿卜素中的辣椒紅素、辣椒玉紅素等。這一方法可直接用于丙酮提取液，避免了皂化，最小化了色素降解造成的誤差，減少了樣品的處理，縮短了分析時間。PéterA．Biacs等提取得到了紅辣椒中脂肪酸類胡蘿卜酯和未酯化的低相性和表相性的類胡蘿卜素。采用高壓液相色譜將其分離，發(fā)現(xiàn)辣椒紅素單酯中主要含有不飽和脂肪酸，辣椒紅素二酯和辣椒玉紅素中主要含有飽和脂肪酸2。

甜橙辣椒玉紅素合成酶同源基因的克隆類胡蘿卜素是由8個類異戊二烯單位組成的一類碳氫化合物及其氧化衍生物。它存在于所有植物中，并在光合作用及光保護等生理過程中起著重要作用。同時，類胡蘿卜素也使果實呈現(xiàn)各種色澤。柑橘成熟果實的果皮及果汁色澤也主要是由于類胡蘿卜素引起。果皮中類胡蘿卜素種類及含量決定了果實色質(zhì)及呈色程度。柑橘果皮色澤是果實主要外觀品質(zhì)性狀之一。探索柑橘果皮紅色形成的機制并調(diào)控果皮紅色色素的積累對于獲得外觀美、商品性高的果實具有重要意義。辣椒紅和辣椒玉紅素是兩種較紅的類胡蘿卜素，在成熟辣椒果實中大量積累(兩者合占總類胡蘿卜素的一半以上)，但在柑橘中未能檢測出。辣椒紅和辣椒玉紅素分別由環(huán)氧玉米黃質(zhì)和繭菜黃素在辣椒紅/辣椒玉紅素合成酶催化下轉(zhuǎn)化而來，柑橘果實不能積累該兩種類胡蘿卜素顯然不是由于其合成前體缺乏。事實上環(huán)氧玉米黃質(zhì)和繭菜黃素在多數(shù)柑橘品種的類胡蘿卜素中均居前三位。柑橘果實不能積累辣椒紅和辣椒玉紅素的原因尚未見研究3。

以大山島臍橙為材料，克隆到甜橙辣椒紅/辣椒玉紅素合成酶基因全長，該基因3788bp中1512bp為編碼序列，503個氨基酸。5’上游序列為1721bp，3’下游為555bp。該基因與胡蘿卜和辣椒的辣椒紅素/辣椒玉紅素合成酶基因的同源性分別是78%和69%，與植物新黃質(zhì)、番茄紅素β-環(huán)化酶基因有部分同源性。該基因的成功分離為闡明柑橘果實不能積累辣椒紅和辣椒玉紅素的原因打下基礎(chǔ)。