[科普中国]-辣椒玉红素

辣椒玉红素

辣椒玉红素是一个非极性化合物，其分子中含有多个不饱和键和共轭双键，这是它的发色基因。

辣椒植物体内的类胡萝卜素主要有红色的八氢番茄红素、辣椒红素、辣椒玉红素，绿色的叶绿素，黄色和橙色的紫黄质、玉米黄质、α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、叶黄素等。各种色素不同的组成和含量形成了辣椒不同的成熟果色。绿色果实中含有叶绿素和叶黄素、β-胡萝卜素、紫黄质等类胡萝卜素；红色果实中则主要是辣椒红素和辣椒玉红素。辣椒红素、辣椒玉红素由辣椒红素/玉红素合成酶（CCS）合成1。而在类胡萝卜素合成途径中的差异调控方式最终表现出不同的辣椒成熟果实颜色。

辣椒玉红素的合成辣椒红素/辣椒玉红素合成酶（CCS）催化紫黄质和环氧玉米黄质生成生成辣椒红素/玉红素。辣椒红素/玉红素在色素细胞分化时在果实中形成，CCS合成酶只在成熟红色辣椒中发现，在未成熟绿色辣椒和成熟果色为黄色、橙色辣椒以及叶片中都没有CCS合成酶。Ccs基因的cDNA全长1750bp，不含内含子。

辣椒玉红素的分离A．Aczél利用高压薄层色谱分离了辣椒红素和辣椒玉红素。这是一种具有选择性的分离，能准确地确定红色素的色价。M．IsabelMínguez-Mosquera等利用反相高压液相色谱(HPLC)，通过丙酮和水的梯度洗脱，在450nm的紫外光下检测，分离和鉴定了红辣椒果实、辣椒粉、辣椒油中的十四种类胡萝卜素。DámasoHornero-Méndez等采用快速分光光度法确定了辣椒粉和辣椒油中类胡萝卜素中的辣椒红素、辣椒玉红素等。这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误差，减少了样品的处理，缩短了分析时间。PéterA．Biacs等提取得到了红辣椒中脂肪酸类胡萝卜酯和未酯化的低相性和表相性的类胡萝卜素。采用高压液相色谱将其分离，发现辣椒红素单酯中主要含有不饱和脂肪酸，辣椒红素二酯和辣椒玉红素中主要含有饱和脂肪酸2。

甜橙辣椒玉红素合成酶同源基因的克隆类胡萝卜素是由8个类异戊二烯单位组成的一类碳氢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护等生理过程中起着重要作用。同时，类胡萝卜素也使果实呈现各种色泽。柑橘成熟果实的果皮及果汁色泽也主要是由于类胡萝卜素引起。果皮中类胡萝卜素种类及含量决定了果实色质及呈色程度。柑橘果皮色泽是果实主要外观品质性状之一。探索柑橘果皮红色形成的机制并调控果皮红色色素的积累对于获得外观美、商品性高的果实具有重要意义。辣椒红和辣椒玉红素是两种较红的类胡萝卜素，在成熟辣椒果实中大量积累(两者合占总类胡萝卜素的一半以上)，但在柑橘中未能检测出。辣椒红和辣椒玉红素分别由环氧玉米黄质和茧菜黄素在辣椒红/辣椒玉红素合成酶催化下转化而来，柑橘果实不能积累该两种类胡萝卜素显然不是由于其合成前体缺乏。事实上环氧玉米黄质和茧菜黄素在多数柑橘品种的类胡萝卜素中均居前三位。柑橘果实不能积累辣椒红和辣椒玉红素的原因尚未见研究3。

以大山岛脐橙为材料，克隆到甜橙辣椒红/辣椒玉红素合成酶基因全长，该基因3788bp中1512bp为编码序列，503个氨基酸。5’上游序列为1721bp，3’下游为555bp。该基因与胡萝卜和辣椒的辣椒红素/辣椒玉红素合成酶基因的同源性分别是78%和69%，与植物新黄质、番茄红素β-环化酶基因有部分同源性。该基因的成功分离为阐明柑橘果实不能积累辣椒红和辣椒玉红素的原因打下基础。