青钱柳黄酮醇合成相关酶基因克隆文献综述

 2022-07-05 08:07

文献综述部分

1植物黄酮醇类化合物的研究概况

黄酮类化合物是一种广泛分布于植物中的次生代谢物质,是植物果实和花瓣的主要呈色物质 (梁敏等,2017)。植物植物中的黄酮类物质主要可以分为黄酮醇、花青素、黄烷酮、黄酮、原花青素、异黄酮和黄酮烷七大类 (石水莲等,2019),其中黄酮醇被认为是数量最多,分布最为广泛的一种 (Fujita et al., 2006)。

1.1 黄酮醇类化合物的功能

黄酮醇类是指含2-苯基-3-羟基(或含氧取代)苯骈gamma;-吡喃酮(2-苯基-3-羟基-色原酮)类化合物,是自然界中重要的天然色素及生物活性物质之一,在食品、保健品、医药以及化妆品领域中发挥着重要作用 (方芳等,2018;Dao et al., 2015)。大量研究中表明,黄酮醇具有抗菌、消炎、抗突变、降压、清热解毒、保护心血管、降低血脂、利尿与止血的功能 (刘淑兰,2010; Chen et al., 2020)。Li等 (2016) 在体外细胞和动物实验中证明天然黄酮醇,如槲皮素可以作为抗前列腺癌药物中的活性成分。Nakagawa等 (2016) 在老龄小鼠实验中发现长期食用含有槲皮素的洋葱粉可以增强小鼠的记忆力而且早期阿兹海默症患者在4周内摄入富含槲皮素的洋葱粉可以显著提高记忆力。黄酮醇单体化合物槲皮素通过氢离子转移机制、质子转移机制以及电子转移机制等表现出强抗氧化能力 (Edison et al., 2013)。

1.2 黄酮醇类化合物的提取

在植物体中的黄酮醇根据其所在位置和状态的不同可以分为游离态黄酮醇和结合态黄酮醇两种。其中游离态黄酮醇含量较少,多数以结合态形式存在于细胞壁中 (Manuel et al., 2006)。了解黄酮醇获取的方法和技术对于有效的获取植物原料中的天然黄酮醇类化合物有重要的意义。溶剂提取法是最为常见的方法,利用黄酮醇类化合物在不同的溶剂中溶解度的差异对其进行分离,这种方法应用范围广,但存在有机溶剂残留、提取时间长、耗能大等缺点以待改进 (方芳等,2018;Li et al., 2016)。在溶液提取法的基础上还有辅以其他措施来提高提取效率的方法,如利用频率在20k Hz以上的超声波产生的能量辅助 (方芳等,2018;Bancha et al., 2014),在溶液提取法的基础上使用微波能量辅助分离黄酮醇类化合物 (葛飞等,2015),在溶液提取过程中加入果胶酶、纤维素酶、半纤维素酶等生物酶辅助分解生物原料以提取黄酮醇类化合物 (方芳等,2018;王赛君等,2014)。

1.3 黄酮醇合成酶及其功能的研究

黄酮醇合成酶(flavonol synthase,FLS)是黄酮醇生物合成途径中的关键酶之一。在黄酮醇生物合成中第一各阶段是与丹酚酸生物合成共同途径合成4-香豆酰CoA。第二阶段是在查尔酮合成酶(CHS)、查尔酮异构酶(CHI)、黄酮醇-3-羟基化酶(F3H)、黄酮醇-3lsquo;羟基化酶(F3lsquo;H)和F3lsquo;5lsquo;H的作用下生成查尔酮、黄烷酮以及二氢山奈酚(DHK)、二氢槲皮素(DHQ)和二氢杨梅素(DHM)三种二氢黄酮醇。第三阶段FLS与二氢黄酮醇4-还原酶(dihydroflavonol reductase,DFR)通过竞争二氢黄酮醇分别合成黄酮醇和无色花青素。FLS分别催化DHM、DHK和DHQ生成杨梅素、山奈酚和槲皮素,随后经尿苷二磷酸糖基转移酶(UGTs)催化生成各种黄酮醇衍生物 (石水莲等,2019;Winkel-shirley et al., 2001;李红艳,2019)。

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