中国农业科技导报 ›› 2022, Vol. 24 ›› Issue (8): 18-24.DOI: 10.13304/j.nykjdb.2021.0740
收稿日期:
2021-08-26
接受日期:
2021-11-22
出版日期:
2022-08-15
发布日期:
2022-08-22
通讯作者:
陈茹梅
作者简介:
杨文竹 E-mail:yangwenzhu@caas.cn;
基金资助:
Received:
2021-08-26
Accepted:
2021-11-22
Online:
2022-08-15
Published:
2022-08-22
Contact:
Rumei CHEN
摘要:
花青素是自然界广泛存在的水溶性色素,也是常见的抗氧化物质。近年来,花青素在抗炎、防衰老等方面的保健功能逐渐得到关注和认可,随着甜、糯类型鲜食玉米市场需求和种植面积的逐年增加,富含花青素的鲜食玉米格外受消费者的欢迎。除了鲜食,花青素玉米还可以作为原材料进行工业提取,提取的花青素应用广泛。近几年,花青素玉米的育种发展迅速,并且在基因工程育种方面也取得了突破性进展。从玉米花青素的合成代谢调控途径、用途和市场前景、常规品种选育及基因工程研究进展等方面进行阐述,为花青素玉米未来的开发、育种方向选择提供借鉴。
中图分类号:
杨文竹, 陈茹梅. 花青素玉米的育种进展[J]. 中国农业科技导报, 2022, 24(8): 18-24.
Wenzhu YANG, Rumei CHEN. Breeding Progress of Anthocyanin Corn[J]. Journal of Agricultural Science and Technology, 2022, 24(8): 18-24.
名称 Name | 缩写 Abbr | R基团R base | ||
---|---|---|---|---|
R1 | R2 | R3 | ||
天竺葵素-3-葡萄糖苷 Pelargonidin-3-glucoside | Pg3G | H | H | H |
矢车菊素-3-葡萄糖苷 Cyanidin-3-glucoside | C3G | OH | H | H |
芍药素-3-葡萄糖苷 Peonidin-3-glucoside | Pn3G | CH3 | H | H |
天竺葵素-3-(6’-丙二酰)葡萄糖苷 Pelargonidin-3- (6’- malonyl)glucoside | Pg3MG | H | 丙二酰Malonyl | H |
矢车菊素-3-(6’-丙二酰)葡萄糖苷 Cyanidin-3- (6’- malonyl) glucoside | C3MG | OH | 丙二酰Malonyl | H |
芍药素-3-(6’-丙二酰)葡萄糖苷 Peonidin-3- (6’- malonyl) glucoside | Pn3MG | CH3 | 丙二酰Malonyl | H |
天竺葵素-3-(3’,6’-二丙二酰)葡萄糖苷 Pelargonidin-3- (3’,6’-dimalonyl) glucoside | Pg3DMG | H | 丙二酰Malonyl | 丙二酰Malonyl |
矢车菊素-3-(3’,6’-二丙二酰)葡萄糖苷 Cyanidin-3- (3’,6’-dimalonyl) glucoside | C3DMG | OH | 丙二酰Malonyl | 丙二酰Malonyl |
芍药素-3-(3’,6’-二丙二酰)葡萄糖苷 Peonidin-3- (3’,6’-dimalonyl) glucoside | Pn3DMG | CH3 | 丙二酰Malonyl | 丙二酰Malonyl |
表1 玉米中常见的花青苷形式[6]
Table 1 Common anthocyanin molecules in maize[6]
名称 Name | 缩写 Abbr | R基团R base | ||
---|---|---|---|---|
R1 | R2 | R3 | ||
天竺葵素-3-葡萄糖苷 Pelargonidin-3-glucoside | Pg3G | H | H | H |
矢车菊素-3-葡萄糖苷 Cyanidin-3-glucoside | C3G | OH | H | H |
芍药素-3-葡萄糖苷 Peonidin-3-glucoside | Pn3G | CH3 | H | H |
天竺葵素-3-(6’-丙二酰)葡萄糖苷 Pelargonidin-3- (6’- malonyl)glucoside | Pg3MG | H | 丙二酰Malonyl | H |
矢车菊素-3-(6’-丙二酰)葡萄糖苷 Cyanidin-3- (6’- malonyl) glucoside | C3MG | OH | 丙二酰Malonyl | H |
芍药素-3-(6’-丙二酰)葡萄糖苷 Peonidin-3- (6’- malonyl) glucoside | Pn3MG | CH3 | 丙二酰Malonyl | H |
天竺葵素-3-(3’,6’-二丙二酰)葡萄糖苷 Pelargonidin-3- (3’,6’-dimalonyl) glucoside | Pg3DMG | H | 丙二酰Malonyl | 丙二酰Malonyl |
矢车菊素-3-(3’,6’-二丙二酰)葡萄糖苷 Cyanidin-3- (3’,6’-dimalonyl) glucoside | C3DMG | OH | 丙二酰Malonyl | 丙二酰Malonyl |
芍药素-3-(3’,6’-二丙二酰)葡萄糖苷 Peonidin-3- (3’,6’-dimalonyl) glucoside | Pn3DMG | CH3 | 丙二酰Malonyl | 丙二酰Malonyl |
图2 玉米中花青素合成途径注: PAL—苯丙氨酸酶;C4H—肉桂酸-4-羟化酶;4CL—4-香豆酸辅酶A连接酶;CHS—苯基苯乙烯酮合酶;CHI—查尔酮异构酶;F3H—黄酮3-羟化酶;F3’H—类黄酮-3’-羟化酶;DFR—二氢黄酮醇-4-还原酶;ANS—花青素合成酶;UFGT—类黄酮糖基转移酶;GST—谷胱甘肽S移换酶。
Fig. 2 Schematic representation of the anthocyanin pathway in maizeNote: PAL—Phenylalaninammo-nialyase; C4H—Cinnamate 4-hydroxylase; 4CL—4-coumarate coenzyme A ligase; CHS—Chalconesynthase; CHI—Chalcone isomerase; F3H—Flavanone-3-hydroxylase; F3’H—Flavonoid-3-hydroxylase; DFR—Dihydroflavonol-4-reductase; ANS—Anthocyanidin synthase; UFGT—UDP-glycose flavonoid glycosyltransferase; GST—Glutathione S-transferase.
图3 我国花青素玉米品种审定趋势数据来源:中华人民共和国农业农村部公告。
Fig. 3 Trend of variety approval of anthocyanin maize in ChinaData source: Announcement of the Ministry of Agriculture and Rural Affairs of the People’s Republic of China.
年份 Year | 国审号 National No. | 品种名称 Variety | 申请单位 Applicant | 籽粒颜色 Kernel color |
---|---|---|---|---|
2003 | 2003064 | 西星赤糯1号Xixingchinuo 1 | 山东登海种业股份有限公司 Shandong Denghai Seeds Co.,Ltd. | 红色 Red |
2003 | 2003065 | 郑黑糯1号 Zhengheinuo 1 | 河南省农业科学院粮食作物研究所 Cereal Crops Institute,Henan Academy of Agricultural Sciences | 黑紫色 Dark purple |
2004 | 2004035 | 西星黑糯1号 Xixingheinuo 1 | 山东登海种业股份有限公司 Shandong Denghai Seeds Co.,Ltd. | 紫色 Purple |
2005 | 2005039 | 京紫糯218 Jingzinuo 218 | 北京市农林科学院玉米研究中心 Maize Research Center, Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences | 紫色 Purple |
2006 | 2006067 | 郑黑糯2号 Zhengheinuo 2 | 河南省农业科学院粮食作物研究所 Cereal Crops Institute,Henan Academy of Agricultural Sciences | 紫黑色 Purple black |
2009 | 2009013 | 莱农糯10号 Lainongnuo 10 | 青岛农业大学 Qingdao Agricultural University | 浅紫色 Light purple |
2019 | 20190391 | 黑糯690 Heinuo 690 | 重庆市农业科学院 Chongqing Academy of Agricultural Sciences | 紫黑色 Purple black |
2019 | 20190384 | 晋糯20号 Jinnuo 20 | 山西大丰种业有限公司 Shanxi Dafeng Seeds Co.,Ltd. | 紫色 Purple |
2020 | 20200486 | 斯达糯44 Sidanuo 44 | 北京中农斯达农业科技开发有限公司 Beijing Zhongnong Sida Agricultural Science and Technology Development Co., Ltd. | 紫色 Purple |
2020 | 20200493 | 斯达31 Sida 31 | 北京中农斯达农业科技开发有限公司 Beijing Zhongnong Sida Agricultural Science and Technology Development Co., Ltd. | 紫黑色 Purple black |
2020 | 20200524 | 黑糯660 Heinuo 660 | 重庆市农业科学院 Chongqing Academy of Agricultural Sciences | 紫黑色 Purple black |
2020 | 20200525 | 珍珠糯8号 Zhenzhunuo 8 | 安徽省农业科学院烟草研究所 Tobacco Research Institute,Anhui Academy of Agricultural Sciences | 紫色 Purple |
2020 | 20200542 | 黑甜玉8号 Heitianyu 8 | 成都农业科技职业学院 Chengdu Agricultural College | 紫黑色 Purple black |
2020 | 20200544 | 黑糯715 Heinuo 715 | 重庆市农业科学院 Chongqing Academy of Agricultural Sciences | 紫黑色 Purple black |
表2 富含花青素的国审玉米品种
Table 2 Anthocyanin maize variety approved by the National Crop Variety Approval Committee of China
年份 Year | 国审号 National No. | 品种名称 Variety | 申请单位 Applicant | 籽粒颜色 Kernel color |
---|---|---|---|---|
2003 | 2003064 | 西星赤糯1号Xixingchinuo 1 | 山东登海种业股份有限公司 Shandong Denghai Seeds Co.,Ltd. | 红色 Red |
2003 | 2003065 | 郑黑糯1号 Zhengheinuo 1 | 河南省农业科学院粮食作物研究所 Cereal Crops Institute,Henan Academy of Agricultural Sciences | 黑紫色 Dark purple |
2004 | 2004035 | 西星黑糯1号 Xixingheinuo 1 | 山东登海种业股份有限公司 Shandong Denghai Seeds Co.,Ltd. | 紫色 Purple |
2005 | 2005039 | 京紫糯218 Jingzinuo 218 | 北京市农林科学院玉米研究中心 Maize Research Center, Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences | 紫色 Purple |
2006 | 2006067 | 郑黑糯2号 Zhengheinuo 2 | 河南省农业科学院粮食作物研究所 Cereal Crops Institute,Henan Academy of Agricultural Sciences | 紫黑色 Purple black |
2009 | 2009013 | 莱农糯10号 Lainongnuo 10 | 青岛农业大学 Qingdao Agricultural University | 浅紫色 Light purple |
2019 | 20190391 | 黑糯690 Heinuo 690 | 重庆市农业科学院 Chongqing Academy of Agricultural Sciences | 紫黑色 Purple black |
2019 | 20190384 | 晋糯20号 Jinnuo 20 | 山西大丰种业有限公司 Shanxi Dafeng Seeds Co.,Ltd. | 紫色 Purple |
2020 | 20200486 | 斯达糯44 Sidanuo 44 | 北京中农斯达农业科技开发有限公司 Beijing Zhongnong Sida Agricultural Science and Technology Development Co., Ltd. | 紫色 Purple |
2020 | 20200493 | 斯达31 Sida 31 | 北京中农斯达农业科技开发有限公司 Beijing Zhongnong Sida Agricultural Science and Technology Development Co., Ltd. | 紫黑色 Purple black |
2020 | 20200524 | 黑糯660 Heinuo 660 | 重庆市农业科学院 Chongqing Academy of Agricultural Sciences | 紫黑色 Purple black |
2020 | 20200525 | 珍珠糯8号 Zhenzhunuo 8 | 安徽省农业科学院烟草研究所 Tobacco Research Institute,Anhui Academy of Agricultural Sciences | 紫色 Purple |
2020 | 20200542 | 黑甜玉8号 Heitianyu 8 | 成都农业科技职业学院 Chengdu Agricultural College | 紫黑色 Purple black |
2020 | 20200544 | 黑糯715 Heinuo 715 | 重庆市农业科学院 Chongqing Academy of Agricultural Sciences | 紫黑色 Purple black |
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