原花青素的生物合成途径、功能基因和代谢工程

原花青素(PA)广泛分布于高等植物中,与农作物的多种品质性状密切相关。虽长期受到关注,但其生物合成途径和主要功能基因的解析则是近年来随着拟南芥等植物突变体研究的深入才取得突破的。PA经公共苯丙烷-核心类黄酮-原花青素复合途径而合成,先后涉及12个关键酶(PAL、C4H、4CL、CHS、CHI、F3H、F3’H、DFR、LDOX/ANS、LAR、ANR、LAC)的催化反应和3种转运蛋白(GST、MATE、ATPase)的胞内转运,并有6种转录因子(WIP-ZF、MYB、bHLH、WD40、WRKY、MADS)参与调控PA的合成与积累。这些基因在拷贝数、表达特征、蛋白亚细胞定位、蛋白互作、突变体表型等方面具有显著特点。PA的代谢工程在牧草品质改良、农产品脱涩、油菜黄籽材料创新、葡萄和葡萄酒品质改良、茶多酚分子育种、作物抗病虫性提高、新型作物拓展等方向具有重要的应用前景,目前仅在少数方向有所启动,更待广泛关注和深入研究。