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园艺学报， 2018， 45 (1)： 177 192. Acta Horticulturae Sinica doi： 10.16420/j.issn.0513-353x.2017-0306； http： /www. ahs. ac. cn 177 收稿日期 ： 2017 09 20； 修回日期 ： 2017 11 17 基金项目 ： 国家 863课题（ 2013AA102606） ；国家重点研发计划项目（ 2016YFD0400106） * 通信作者 Author for correspondence（ E-mail： xianlizju.edu.cn） 植物黄酮醇生物合成及其调控研究进展 曹运琳，邢梦云，徐昌杰，李 鲜*（浙江大学园艺系，浙江省园艺植物整合生物学研究与应用重点实验室，杭州 310058） 摘 要： 植物黄酮醇具有广泛生物活性，其生物合成及其调控研究日益增多，逐渐成为热点。对黄酮醇生物合成关键酶（ FLS、 F3H、 F3H、 F35H、 UGT）和调控因子（如 MYB 等转录因子）相关的生化与分子生物学研究进展进行总结，重点对相关结构基因和转录因子对黄酮醇积累发挥关键作用的试验证据进行归纳，探索调控黄酮醇物质积累的有效途径及靶标分子，以期为利用基因工程定向积累具有重要生物学功能的黄酮醇物质提供参考。 关键词： 黄酮醇；生物合成；代谢调控；分子机制；基因工程 中图分类号： S 601； Q 946 文献标志码： A 文章编号： 0513-353X（ 2018） 01-0177-16 Biosynthesis of Flavonol and Its Regulation in Plants CAO Yunlin， XING Mengyun， XU Changjie， and LI Xian*（ Department of Horticulture， Zhejiang Provincial Key Laboratory of Horticultural Plant Integrative Biology， Zhejiang University， Hangzhou 310058， China） Abstract： Flavonol has a wide range of biological activities and studies on biosynthesis and regulation of flavonol in plant attract more attention. Here， research progress in key enzymes（ FLS， F3H，F3H， F35H， UGT） and regulatory factors（ e.g. MYB transcription factors） in flavonol biosynthetic pathway were summarized from biochemical and molecular biological points of view. Important evidence illustrating key structure genes or regulatory factors playing critical roles in flavonol biosynthesis are emphasized， which may result in efficient regulation of target molecules and accumulation of flavonol compounds with important biological functions via genetic engineering. Keywords： flavonol； biosynthesis； regulation； molecular mechanism； genetic engineering 黄酮醇是类黄酮化合物中的一类，通常以糖苷衍生物形式存在于植物液泡中。黄酮醇苷元多达十余种，其中园艺产品中常见的苷元主要是槲皮素、山柰酚和杨梅素等，它们的配糖体主要是以葡萄糖、半乳糖、鼠李糖等组成的单糖、二糖或多糖。由于糖基种类、数量和连接位置的不同，黄酮醇糖苷衍生物种类很多，目前已鉴定有 200 余种山柰酚糖苷（ Crozier et al.， 2009） 。近些年，大量研究报道了黄酮醇抗氧化，抗肿瘤，预防心血管疾病和糖尿病，保护神经系统，消炎等医药学活性（ Wang et al.， 2008； Perez-Vizcaino & Duarte， 2010； Dajas， 2012； Valentov et al.， 2014； Devi et al.， 2015） 。黄酮醇广泛存在于植物根、茎、叶、花、果实和种子中，对植物生长发育和抵抗逆境等 Cao Yunlin， Xing Mengyun， Xu Changjie， Li Xian. Biosynthesis of flavonol and its regulation in plants. 178 Acta Horticulturae Sinica， 2018， 45 (1)： 177 192. 发挥着重要作用，包括调控生长素转运、促进侧根形成、影响花粉发育、抗紫外线、调节叶片气孔开度等（ Stracke et al.， 2010； Falcone Ferreyra et al.， 2012b；刘龙博 等， 2016； Silva-Navas et al.，2016） 。因此，植物黄酮醇生物合成与代谢调控研究日益增多，逐渐成为热点。 研究表明，黄酮醇物质组成及含量与植物种类、品种、组织部位、发育阶段以及生长环境等因素有关（张琼 等， 2008； Koyama et al.， 2012； Neugart et al.， 2012；方芳和王凤忠， 2016） 。近年来，不同植物积累特异黄酮醇的关键酶及调控因子已在拟南芥、矮牵牛、苹果、柑橘等重要模式植物或园艺植物中取得较多进展（ Falcone Ferreyra et al.， 2012b； Liu et al.， 2016； Wang et al.， 2017） 。然而，有关黄酮醇生物合成的分子机理及相关转录因子调控的分子机制等研究进展缺乏系统总结与比较。 对黄酮醇生物合成关键酶和调控因子相关的生化与分子生物学研究进展进行总结，重点对相关结构基因和转录因子对黄酮醇积累发挥关键作用的试验证据进行归纳，探索调控黄酮醇物质积累的有效途径及靶标分子，以期为利用基因工程定向积累具有重要生物学功能的黄酮醇物质提供参考。 1 黄酮醇生物合成关键酶 黄酮醇生物合成是类黄酮化合物代谢途径的一个分支， 4香豆酰 CoA 和丙二酰 CoA 在查耳酮合成酶（ CHS）催化下产生柚皮素查耳酮，之后在查耳酮异构酶（ CHI）催化下被特异地环化形成柚皮素，柚皮素在一种或多种黄烷酮羟化酶（ F3H）或类黄酮羟化酶（类黄酮 3羟化酶， F3H和类黄酮 3,5羟化酶， F35H）催化下产生不同的二氢黄酮醇，例如二氢山柰酚、二氢槲皮素、二氢杨梅素等。一方面，二氢黄酮醇可以在黄酮醇合成酶（ FLS）催化下氧化形成黄酮醇苷元，之后在尿苷二磷酸糖基转移酶（ UGTs）催化下发生糖基化等修饰，形成稳定多样的黄酮醇衍生物；另一方面，二氢黄酮醇也可以在二氢黄酮醇还原酶（ DFR）催化下产生无色花青素，最终形成花青苷和原花青素（图 1， Winkel-Shirley， 2001） 。因此， FLS、 F3H、 F3H 和 F35H、 UGT 等是催化黄酮醇生物合成的关键酶。 1.1 FLS FLS（ EC 1.14.11.23）属于 Fe /2酮戊二酸盐依赖性双加氧酶家族，在 2酮戊二酸盐（ 2-oxoglutarate）和氧气存在的条件下，它催化二氢黄酮醇发生去饱和反应，生成黄酮醇、琥珀酸盐、二氧化碳和水。 FLS 酶活性最初报道于辐射处理过的欧芹（ Petroselinum hortense）悬浮细胞（ Britsch et al.， 1981） ，随后在紫罗兰（ Matthiola incana）和矮牵牛（ Petunia hybrida）等植物提取物的酶活性研究中发现， FLS 酶活性依赖酮戊二酸、亚铁离子和抗坏血酸等辅助因子，其活性最适pH 6.5 7.0，受 EDTA 抑制（ Spribille & Forkmann， 1984； Forkmann et al.， 1986） 。对醋栗（ Ribes uva-crispa） 、酸樱桃（ Prunus cerasus） 、覆盆子（ Rubus idaeus）等果实研究表明：未成熟果实中 FLS酶活性均高于成熟果实，这与未成熟果实中较高的黄酮醇含量一致（ Halbwirth et al.， 2009） 。 首条 FLS 的 cDNA 序列从矮牵牛中克隆得到，反义表达该基因显著减少花瓣中黄酮醇含量，花着色显著增强（ Holton et al.， 1993a） 。此后，更多的 FLS 基因在不同植物组织中被克隆鉴定。温州蜜柑（ Citrus unshiu） CitFLS 的表达受发育调控，在幼叶中的表达高于老叶，幼果中的表达高于成熟果实， 这与温州蜜柑组织中黄酮醇的积累规律相吻合 （ Moriguchi et al.， 2002） 。 葡萄 （ Vitis vinifera）中 5 个 FLS 基因在花芽和花中均有表达，但只有 VvFLS4 和 VvFLS5 在幼果和成熟果实中表达，其中 VvFLS4 的表达受光照调控（ Fujita et al.， 2006） 。拟南芥（ Arabidopsis thaliana）有 6 个 AtFLS 成曹运琳，邢梦云，徐昌杰，李 鲜 . 植物黄酮醇生物合成及其调控研究进展 . 园艺学报， 2018， 45 (1)： 177 192. 179 员，其中 AtFLSl 蛋白催化活性最强（ Owens et al.， 2008a） 。烟草（ Nicotiana tabacum）两个 NtFLSs均在叶片中有较高水平表达，在茎和花中低量表达，在根中几乎不表达，转反义 NtFLSs 基因的烟草植株槲皮素含量下降 25% 93%（ Mahajan et al.， 2011， 2012） 。玉米（ Zea mays） ZmFLS1 和ZmFLS2 的表达均受 UV-B 诱导， 在拟南芥 fls1 突变体中过量表达 ZmFLS1 能部分恢复其黄酮醇缺失造成的表型（ Falcone Ferreyra et al.， 2010， 2012a） 。苦荞麦（ Fagopyrum tataricum） FtFLS1 表达受外源 ABA、水杨酸（ SA） 、 NaCl 等处理抑制，而 FtFLS2 表达受 SA 和 NaCl 处理诱导（ Li et al.，2013a） 。 图 1 植物黄酮醇生物合成途径简图 （ Winkel-Shirley， 2001） PAL：苯丙氨酸解氨酶； C4H：肉桂酸 4羟化酶； 4CL：对香豆酰 CoA 连接酶； CHS：查耳酮合成酶； CHI：查耳酮异构酶； F3H：黄烷酮 3羟化酶； F3H：黄烷酮 3羟化酶； F35H：黄烷酮 35羟化酶； FLS：黄酮醇合成酶； DFR：二氢黄酮醇还原酶； ANS：花青素合成酶； ANR：花青素还原酶； UGT： UDP糖基转移酶。 Fig. 1 Biosynthetic pathway of flavonol in plants （ Winkel-Shirley， 2001） PAL： Phenylalanine ammonia lyase； C4H： Cinnamate-4-hydroxylase； 4CL： 4-Coumaryl-CoA ligase； CHS： Chalcone synthase； CHI： Chalcone isomerase； F3H： Flavanone 3-hydroxylase； F3H： Flavonoid 3-hydroxylase； F35H： Flavonoid 3,5-hydroxylase； FLS： Flavonol synthase； DFR： Dihydroflavonol 4-reductase； ANS： Anthocyanidin synthase； ANR： Anthocyanidin reductase； UGT： Uridine diphosphate-dependent glycosyltransferase. Cao Yunlin， Xing Mengyun， Xu Changjie， Li Xian. Biosynthesis of flavonol and its regulation in plants. 180 Acta Horticulturae Sinica， 2018， 45 (1)： 177 192. 不同植物来源或不同 FLS 家族成员编码的蛋白酶活性和底物偏好性差异显著。通过大肠杆菌表达得到的 AtFLSl 重组蛋白对二氢山柰酚具有较高底物亲和性（ Km = 59 mol L-1） （ Wisman et al.，1998； Owens et al.， 2008a） 。类似的，温州蜜柑 FLS 蛋白对二氢山柰酚有较高的底物亲和力（ Km = 45 mol L-1） ，而对二氢槲皮素亲和性较低（ Km = 272 mol L-1） （ Wellmann et al.， 2002） 。通过酵母得到的苹果（ Malus domestica） MdFLS 蛋白则对二氢槲皮素（ Km = 1.2 mol L-1）和二氢山柰酚（ Km = 1 mol L-1）的亲和性基本一致（ Halbwirth et al.， 2006） 。玉米 ZmFLSl 蛋白则对二氢槲皮素有更高的底物亲和性 （ Km = 58.4 mol L-1） ， 而对二氢山柰酚的亲和性较低 （ Km = 151.1 mol L-1）（ Falcone Ferreyra et al.， 2010） 。同样的，苦荞麦 FtFLSl（ Li et al.， 2013a） 、茶（ Camellia sinensis）CsFLS（ Lin et al.， 2007）和大豆（ Glycine max） GmFLS1（ Takahashi et al.， 2007）均对二氢槲皮素有更高的底物偏好性。此外，部分 FLSs，如温州蜜柑 FLS、拟南芥 AtFLS1 和银杏（ Ginkgo biloba）GbFLS 还可以直接以柚皮素作为底物， 催化系列反应生成黄酮醇 （ Lukacin et al.， 2003； Owens et al.，2008a； Xu et al.， 2012） 。可见，不同 FLS 在底物偏好性和催化活性方面的差异是黄酮醇种类多样和含量差异的重要原因。 同源或异源转基因工作进一步验证了不同植物 FLS 的基因功能。 转反义 FLS 基因的矮牵牛中黄酮醇含量显著降低，花色比野生型更红（ Holton et al.， 1993a） 。拟南芥 fls1 突变体中山柰酚含量显著降低，但槲皮素含量基本不变，说明拟南芥中存在其他有功能的 FLS 成员（ Wisman et al.， 1998；Owens et al.， 2008a） 。在拟南芥 fls1 突变体中分别过量表达玉米 ZmFLS1（ Falcone Ferreyra et al.，2010）和油菜（ Brassica napobrassica） BnFLS（ Vu et al.， 2015） ，均可显著增加 fls1 中黄酮醇含量。利用 RNAi 技术在烟草中沉默 NtFLS，其转基因植株中黄酮醇含量下降 25% 93%，而儿茶素、表儿茶素和表没食子儿茶素等含量增加（ Mahajan et al.， 2011） 。利用瞬时表达体系，在 Royalty海棠 （ Malus crabapple） 中过量表达 McFLS， 注射部位黄酮醇含量显著上升， 花青苷含量显著下降 （ Tian et al.， 2015） 。在烟草中过量表达玫瑰（ Rosa rugosa） RrFLS1、桃（ Prunus persica） PpFLS 或矮牵牛 PhFLS，均会促进花中黄酮醇积累并抑制花青苷合成（ Luo et al.， 2016） 。因此， FLS 的基因表达、酶活性和底物偏好性等关系到黄酮醇合成支路对代谢流的竞争能力，影响着该支路代谢流的强弱，调控着不同黄酮醇的组成与含量。 1.2 F3H F3H（ EC 1.14.11.9）也属于 Fe /2酮戊二酸盐依赖性双加氧酶家族，催化黄烷酮在 C-3 位置羟基化，合成二氢黄酮醇，它们是合成黄酮醇、花青苷和原花色素的共同前体（ Britsch & Grisebach，1986； Lukacin et al.， 2000a） ；由于黄烷酮同时也是合成 3脱氧类黄酮和黄酮的前体物质， F3H 会与合成 3脱氧类黄酮和黄酮的酶竞争底物（ Martens & Mithfer， 2005） 。百日菊（ Zinnia elagans）等 f3h 突变体花色为白色，植株中几乎检测不到黄酮醇和花青苷，而积累更多芹菜素和木犀草素等黄酮（ Forkmann & Stotz， 1984） 。因此， F3H 的底物偏好性及酶活性对于类黄酮化合物代谢途径不同分支的流量分配也发挥着重要作用。 F3H 酶活性及纯化鉴定最初报道于矮牵牛，其催化的反应同样需要氧气、 2酮戊二酸盐、 Fe2+和抗坏血酸盐作为辅助因子，它能催化（ 2S） 柚皮素和（ 2S） 圣草酚分别生成（ +） （ 2R, 3R） 二氢山柰酚和（ 2R, 3R） 二氢槲皮素（ Britsch & Grisebach， 1986） 。首个 F3H 基因从金鱼草（ Antirrhinurn majus）中克隆得到，之后相继从矮牵牛、苹果、西洋梨（ Pyrus communis）和拟南芥等植物中分离鉴定更多 F3H 基因 （ Martin et al.， 1991； Pelletier & Shirley， 1996； Owens et al.， 2008b） 。 曹运琳，邢梦云，徐昌杰，李 鲜 . 植物黄酮醇生物合成及其调控研究进展 . 园艺学报， 2018， 45 (1)： 177 192. 181 重组蛋白研究表明：不同 F3H 具有不同的底物偏好性。矮牵牛 PhF3H 蛋白大约 41.5 kD，能催化（） 柚皮素生成（ +） 二氢山柰酚（ Britsch et al.， 1992） ，其中 His220、 Ar222 和 Ser290 等位点对酶活性起关键作用（ Lukacin & Britsch， 1997； Lukacin et al.， 2000b） 。苹果和西洋梨 F3H 均能以（ 2S） 柚皮素和（ 2S） 圣草酚为底物催化生成相应二氢黄酮醇（ Halbwirth et al.， 2006） 。而 茶 F3H具有更广泛的催化活性， （ 2S） 柚皮素、 （ 2S） 圣草酚和（ 2S） 五羟基黄烷酮均可作为它的底物，催化生成相应的二氢黄酮醇（ Punyasiri et al.， 2004） 。 1.3 F3H 与 F35H F3H（ EC 1.14.13.21）与 F35H（ EC 1.14.13.88）分别催化类黄酮化合物 B 环 3位置或者 3和 5位置羟基化，从而合成不同羟基化程度的黄烷酮、二氢黄酮醇和黄酮醇等（ Winkel-Shirley， 2001） 。F3H 和 F35H 均属于细胞色素 P450 亚家族，它们催化依赖 NADPH 和 O2的单加氧反应，决定了类黄酮化合物 B 环的羟基化模式（ Holton et al.， 1993b； Brugliera et al.， 1999） 。 F3H 基因首次从矮牵牛中被分离鉴定（ Brugliera et al.， 1999） ，此后相继在拟南芥（ Schoenbohm et al.， 2000） 、大豆（ Toda et al.， 2005） 、葡萄（ Bogs et al.， 2006） 、苹果（ Han et al.， 2010） 、箭叶淫羊藿 （ Epimedium sagittatum）（ Huang et al.， 2012） 、 草莓 （ Fragaria ananassa）（ Thill et al.， 2013） 、札里耳翠雀（ Delphinium zalil） （ Miyahara et al.， 2016）等植物中分离鉴定了 F3H 基因，其中在苹果中分离得到 3 个 F3H 拷贝，而其他物种中均只分离得到 1 个拷贝。目前 F35H 基因在矮牵牛（ Holton et al.， 1993b） 、三花龙胆（ Gentiana triflora） （ Tanaka et al.， 1996） ，洋桔梗（ Eustoma grandiflorum） （ Nielsen & Podivinsky， 1997） ， 长春花 （ Catharanthus roseus） （ Kaltenbach et al.， 1999） ，葡萄（ Bogs et al.， 2006） 、番茄（ Solanum lycopersicum） （ Olsen et al.， 2010） 、箭叶淫羊藿（ Huang et al.， 2012） 、豌豆（ Pisum sativum） （ Moreau et al.， 2012） 、瓜叶菊（ Pericallis hybrida） （ Sun et al.，2013） 、茶（ Wang et al.， 2014）等植物中被分离鉴定。 F3H 和 F35H 表达强弱决定了不同羟基化程度的黄酮醇物质组成与含量。在矮牵牛 ht1 突变体中异源表达葡萄 VvF3H，转基因植株花中主要黄酮醇由山柰酚变为槲皮素 （ Bogs et al.， 2006） 。 在烟草或者拟南芥中分别过量表达苹果 MdF3HI和 MdF3HIIb，转基因拟南芥幼苗和烟草花中槲皮素含量均显著增加，山柰酚含量显著降低（ Han et al.， 2010） 。因此，通过基因工程调控 F3'H 和 F3'5'H 表达是改变不同黄酮醇组成和含量的有效途径。 1.4 UGTs UGTs（ EC 2.4.1.17）位于植物细胞质中，是一类催化植物化学物质糖基化反应的酶。部分 UGTs可以特异地催化黄酮醇糖基化，对于黄酮醇转运、在液泡中储存及发挥生物学功能至关重要（ Li et al.， 2001； Bowles et al.， 2006） 。 矮牵牛 F3GalTase蛋白能催化黄酮醇苷元和 UDP半乳糖合成黄酮醇 3 O半乳糖苷 （ Miller et al.， 1999） 。在拟南芥中， UGT78D1 蛋白催化槲皮素或山柰酚在 3 OH 位置发生 UDP鼠李糖的转移； UGT78D3 蛋白则负责 UDP阿拉伯糖基的转移，因此， UGT78D1 和 UGT78D3 被分别鉴定为黄酮醇 3 O鼠李糖基转移酶和黄酮醇 3 O阿拉伯糖基转移酶（ Jones et al.， 2003；Yonekura-Sakakibara et al.， 2008） 。 葡萄 VvGT5（ Ono et al.， 2010） 、 茶 CsUGT78A14 和 CsUGT78A15（ Cui et al.， 2016）以及百脉根（ Lotus japonicus） UGT72AD1（ Yin et al.， 2017）被分别鉴定为黄酮醇 3 O葡萄糖醛酸转移酶、黄酮醇 3 O葡萄糖基转移酶、黄酮醇 3 O半乳糖基转 Cao Yunlin， Xing Mengyun， Xu Changjie， Li Xian. Biosynthesis of flavonol and its regulation in plants. 182 Acta Horticulturae Sinica， 2018， 45 (1)： 177 192. 移酶、黄酮醇 3 O鼠李糖基转移酶，它们能特异识别不同黄酮醇苷元和不同 UDP糖基，催化合成相应黄酮醇糖苷。草莓 FaGT6 可以在更多羟基位置上发挥糖基化催化活性，如它能催化合成槲皮素 3 O葡萄糖苷， 7 O葡萄糖苷， 4 O葡萄糖苷和 3 O葡萄糖苷； FaGT7 则能催化合成槲皮素 3 O葡萄糖苷和槲皮素 4 O葡萄糖苷（ Griesser et al.， 2008） 。 部分 UGTs 能特异识别黄酮醇单糖苷并催化其在 7 OH 等位置发生进一步糖基化， 合成黄酮醇二糖苷等衍生物。 拟南芥 UGT73C6 蛋白能催化槲皮素 3 O鼠李糖苷或山柰酚 3 O鼠李糖苷进一步发生 UDP葡萄糖的转移（ Jones et al.， 2003） ； UGT89C1 和 UGT79B6 蛋白能将山柰酚 3O葡萄糖苷分别转换为山柰酚 3 O葡萄糖苷 7 O鼠李糖苷和山柰酚 3 O葡萄糖基（ 1 2）葡萄糖苷（ Yonekura-Sakakibara et al.， 2007， 2014） 。在拟南芥中过量表达番红花（ Crocus sativus） UGT707B1 基因，与对照组植株相比，转基因植株中检测到一种新的化合物：山柰酚 3O槐糖苷 7 O鼠李糖苷（ Trapero et al.， 2012） 。 2 植物黄酮醇生物合成的基因调控 多项研究表明，黄酮醇生物合成受 MYB、 bHLH、 WD40 等单一或多个转录因子复合体的调控（ Tohge et al.， 2005） 。 拟南芥 AtMYB12 或 AtMYB111 均能独立地激活黄酮醇合成相关基因如 CHS、 CHI、 F3H 和 FLS的表达。 AtMYB12 和 AtMYB111 的表达具有组织特异性， AtMYB12 主要调控根中黄酮醇合成，而AtMYB111 在子叶中转录活性最高（ Mehrtens et al.， 2005； Stracke et al.， 2007； Luo et al.， 2008） 。葡萄 VvMYB5a 和 VvMYBF1 均可作为激活子调控黄酮醇合成，在拟南芥 myb12 突变体中过量表达VvMYBF1 可以恢复其根中黄酮醇含量 （ Deluc et al.， 2006； Czemmel et al.， 2009） 。 三花龙胆 GtMYBP3和 GtMYBP4 均可激活黄酮醇合成相关基因表达，将它们在拟南芥中过量表达可显著提高幼苗中黄酮醇含量（ Nakatsuka et al.， 2012） 。箭叶淫羊藿 EsMYBF1 可以激活 EsF3H 和 EsFLS 启动子，在烟草中过量表达 EsMYBF1，其花中黄酮醇合成相关基因如 CHS、 CHI、 F3H、 F3H 和 FLS 等表达显著增强，黄酮醇含量显著增加，而花青苷含量下降（ Huang et al.， 2016） 。烟草双荧光素酶和酵母单杂实验表明，柑橘 CsMYBF1 能结合并激活 Cs4CL、 CsCHS 和 CsFLS 启动子；利用 RNAi 技术，在柑橘愈伤组织中抑制 CsMYBF1 可显著降低黄酮醇含量（ Liu et al.， 2016） 。苹果 MdMYB22 能直接结合 FLS 启动子进而激活黄酮醇合成通路， 在苹果愈伤组织和拟南芥 AtMYB12/111/11 突变体中过量表达 MdMYB22， 可以诱导黄酮醇积累 （ Wang et al.， 2017） 。 最近研究发现， 白梨 （ Pyrus bretschneideri）PbMYB9 可以结合 PbUFGT1 启动子，诱导黄酮醇积累（ Zhai et al.， 2016） 。 值得指出的是，作为另一类类黄酮物质，花青苷的生物合成也受 MYB、 bHLH、 WD40 调控，但所涉及的具体 MYB 成员有所不同。以拟南芥为例，上文已述， MYB12 以及 MYB111 调控黄酮醇合成，而调控花青苷合成的 MYBs 主要为 MYBA、 MYB1、 MYB10、 MYB110、 MYB75（ PAP1）和 MYB90（ PAP2）等（刘晓芬 等， 2013） 。 除了作为激活子， MYB 也可能作为抑制子参与黄酮醇生物合成的调控。在烟草中过量表达草莓 R2R3 型 MYB 抑制子 FaMYB1， 会抑制黄酮醇积累， 同时也抑制花青苷积累 （ Aharoni et al.， 2001） 。在拟南芥中过量表达大豆 GmMYB100 基因，其转基因植株黄酮醇含量显著降低（ Yan et al.， 2015） 。 除了 MYB 外，其他转录因子参与黄酮醇生物合成的调控也陆续见报道。玉米 R2R3 型 MYB 转录因子 C1 和 bHLH 转录因子 LC 需要通过形成 MYB-bHLH 转录复合体来调控黄酮醇合成，在番茄曹运琳，邢梦云，徐昌杰，李 鲜 . 植物黄酮醇生物合成及其调控研究进展 . 园艺学报， 2018， 45 (1)： 177 192. 183 中同时过量表达 C1 和 LC 能提高果实山柰酚含量，而 C1 或 LC 单个转录因子的转基因植株却不能显著提高黄酮醇含量 （ Bovy et al.， 2002） 。 拟南芥中属于 bHLH 转录因子家族的 TCP3 能与 AtMYB12和 AtMYB111 进行蛋白互作，转基因 mTCP3 植株黄酮醇含量改变显著（ Li & Zachgo， 2013） 。在拟南芥中通过功能缺失和过量表达 AtWRKY23 基因，发现 AtWRKY23 能特异诱导根部黄酮醇合成，并调控根的生长发育（ Grunewald et al.， 2012） 。葡萄 bZIP 家族转录因子 VvibZIPC22 也参与转录调控黄酮醇合成相关基因，在烟草中过量表达 VvibZIPC22 可诱导 NtPAL、 NtCHS 和 NtFLS 表达，从而提高花中黄酮醇含量（ Malacarne et al.， 2016） 。 因此，不同转录因子对黄酮醇生物合成有不同的调控模式，可能是植物适应不同生长发育及环境变化的需要。 3 植物黄酮醇代谢的外部调控因素 3.1 光照 3.1.1 光强 由于黄酮醇物质是植物抵御强光的重要次生代谢物质，不同光强或光质的光照处理对黄酮醇生物合成有重要影响。 不同果树遮光试验结果表明，果实中黄酮醇含量随着光照强度增加而增加。在 Merlot 、 Pinot Noir 、 Cabernet Sauvignon和 Pione等多个葡萄品种中的研究发现：太阳光直接照射下生长的果实，果皮总黄酮醇含量显著高于遮光条件下生长的果实（ Cortell & Kennedy， 2006； Fujita et al.，2006； Matus et al.， 2009； Azuma et al.， 2012； Koyama et al.， 2012） 。光照处理显著诱导了葡萄果皮中 VvCHS2、 VvCHS3、 VvCHI1、 VvF3H2、 VvF35H、 VvFLS4 和 VvMYBF1 等基因表达 （ Czemmel et al.， 2009； Azuma et al.， 2012） ；而遮光处理显著抑制调控黄酮醇合成的 VvMYB12 的表达（ Matus et al.， 2009） 。类似的，暴露在太阳光下生长的 Aroma 、 Jonamac 、 Fortune和 Mutsu等苹果果皮中黄酮醇含量显著高于遮光条件下果实中的含量（ Feng et al.， 2013； Li et al.， 2013b） 。 将普通女贞（ Ligustrum vulgare）植株分别放置在 6%（遮光） 、 35%（中等太阳光）和 100%（太阳光） 日光照射下处理 8 周， 随着光照强度增强， 叶片中槲皮素 3 O芸香糖苷含量逐渐升高 （ Tattini et al.， 2004） 。以青钱柳（ Cyclocarya paliurus）为材料，设置 15%、 50%、 100%日光照射处理 3 个月，随着光照强度增强，叶片中异槲皮苷、山柰酚和槲皮素含量升高（ Deng et al.， 2012） 。高光强（日光 1 400 mol m-2 s-1）下长春花（ Catharanthus roseus）叶片中槲皮素 3 O（ 2,6二 O鼠李糖基）半乳糖苷、山柰酚 3 O （ 2,6二 O鼠李糖基）半乳糖苷、山柰酚 3 O （ 2,6二 O鼠李糖基）半乳糖基 7 O己糖苷含量分别比低光强（荧光灯 100 mol m-2 s-1）增加了 9.8 倍， 88 倍和 1.6 倍，且部分黄酮醇仅在高光强处理叶片中检测到，如异鼠李素 3 O （ 2,6二 O鼠李糖基） 半乳糖苷 （ Ferreres et al.， 2011） 。 采用 400 mol m-2 s-1强光和 100 mol m-2 s-1弱光分别处理 Sabellica羽衣甘蓝（ Brassica oleracea）植株 12 周后发现，强光组叶片中总黄酮醇含量比弱光组高出 24.8%，槲皮素 3 O芥子酰基槐糖苷 7 O D葡萄糖苷、槲皮素 3 O槐糖苷 7 O D葡萄糖苷和槲皮素 3 O咖啡酰基槐糖苷 7 O D葡萄糖苷等含量均显著高于弱光组（ Neugart et al.， 2016） 。 Cao Yunlin， Xing Mengyun， Xu Changjie， Li Xian. Biosynthesis of flavonol and its regulation in plants. 184
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