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蓝莓(Blueberry),又名蓝浆果,为杜鹃花科(Ericaceae)、越桔属(Vaccinium)多年生灌木。其叶片互生,卵圆形,生长量大,多数落叶,少数南方种常绿。蓝莓种质资源非常丰富,因其果实富含花青苷而受到人们的关注,栽培面积也逐年扩大。蓝莓叶片富含多酚,其抗氧化活性甚至高于果实,具有很高的研究和利用价值。但是,蓝莓叶片几乎未得到任何重视。每年的修剪期都会剪下大量的叶片,如果能加以利用,不仅可以使叶片废弃物资源化从而增加果农收入,同时还可以补充人们对天然多酚类保健品日益增长的需求。 本研究以蓝莓主栽品种为对象,共采集了104个品种的叶片,包括38个兔眼蓝莓、37个北高丛蓝莓和29个南高丛蓝莓品种。利用高效液相色谱(HPLC)对蓝莓叶片多酚的组成和含量进行了系统研究,并利用质谱(MS)进行了结构鉴定。从蓝莓叶片中共检测到28种多酚成分,包括6种原花青素、8种绿原酸、11种黄酮醇苷和3种花青苷。其中11种多酚成分在蓝莓叶片中属首次报道,包括4种绿原酸:2种丙二酰-香豆酰奎尼酸异构体、3,5-ρ-香豆酰咖啡酰奎尼酸、3,4-ρ-香豆酰咖啡酰奎尼酸;4种黄酮醇苷:杨梅酮半乳糖苷、杨梅酮葡萄糖昔、槲皮素乙酰己糖苷、山奈酚乙酰己糖苷;3种花青苷:矢车菊素葡萄糖苷、矢车菊素葡萄糖醛酸苷和矢车菊素阿拉伯糖苷。 不同蓝莓品种叶片的多酚组成和含量差异明显,兔眼蓝莓叶片中的多酚含量显著高于北高丛蓝莓和南高丛蓝莓。南高丛蓝莓‘卡米尔(Camillia)’所含的多酚种类最多,共28种;而北高丛蓝莓‘考林(Collins)’最少,只有12种。总原花青素含量范围从0.346±0.1到8.38±1.3 mg/g干重(DW),含量最高的为兔眼蓝莓‘灿烂(Brightwell)’。南高丛蓝莓‘薄雾(Misty)’中绿原酸含量最高,为84.6±8.3 mg/g DW。蓝莓叶片所含的主要黄酮醇苷为槲皮素糖苷,兔眼蓝莓‘哈默尼(Harmony)’的总黄酮醇苷含量最高,为33.9±2.1 mg/g DW。另外,在蓝莓叶片中检测到的花青苷均为矢车菊素糖苷。 本研究利用DPPH,ABTS和FRAP三种方法对蓝莓叶片多酚的抗氧化活性进行了评价,结果表明兔眼蓝莓栽培品种叶片的抗氧化活性多高于高丛蓝莓。兔眼蓝莓‘沃农(Vernon)’、‘灿烂(Brightwell)’和‘快乐(T-172,Festival)’均具有较高的抗氧化活性。蓝莓叶片中原花青素、绿原酸和黄酮醇苷含量与抗氧化活性之间均呈显著正相关,其中原花青素在蓝莓叶片中含量比绿原酸低很多,但其对抗氧化活性的贡献比绿原酸高。 原花青素是一种具有高抗氧化活性的天然产物,其在兔眼蓝莓叶片中的积累量远高于其在高丛蓝莓叶片中的积累。为了探讨蓝莓叶片中原花青素合成和积累的分子机制,本研究分别从兔眼蓝莓‘灿烂’(V.ashei‘Brightwell’)和北高丛蓝莓‘赫伯特’(V.corymbosum‘Herbert’)的叶片中克隆了原花青素合成途径中的关键基因之一—花青素还原酶基因ANR。测序和Southern结果显示该基因在蓝莓叶片中存在多拷贝现象,本研究分别获取了3个花青素还原酶候选基因VaA NR1-3和VcANR1-3。将候选基因在大肠杆菌中异源表达,发现其最佳诱导条件为:0.1mM异丙基硫代-β-D-半乳糖苷(IPTG),16℃,120 rpm诱导36h。以矢车菊素苷元(cyanidin)为底物在体外进行活性鉴定和酶动力学分析,发现重组蛋白在30℃的反应条件下,在pH为6.5的磷酸盐缓冲液(PBS)中具有最大体外酶活,VaANRs和VcANRs重组蛋白均可催化矢车菊素苷元生成儿茶素和表儿茶素。同一物种中多拷贝编码的ANRs彼此间的体外活性差异不大,且VaANRs和VcANRs在体外的活性也无明显差异,表明序列差异不影响ANRs的活性。 利用荧光定量PCR技术对不同发育阶段的兔眼蓝莓及北高丛蓝莓叶片中ANRs的表达量进行分析,结果表明在各发育阶段的样品中,兔眼蓝莓叶片中ANRs的表达量均高于北高丛蓝莓叶片;且蓝莓ANRs的表达模式均与其叶片中原花青素的积累模式一致。因此,VaANRs与VcANRs表达量的差异可能是导致兔眼蓝莓‘灿烂’和北高丛蓝莓‘赫伯特’叶片中原花青素含量差异的主要原因。 本研究系统分析了104个蓝莓栽培品种叶片的多酚成分,筛选出了多酚含量高、抗氧化活性强的品种,为蓝莓叶片的开发利用奠定了基础;同时探讨了兔眼蓝莓和高丛蓝莓叶片中原花青素积累差异的分子机制,为通过分子育种提高高丛蓝莓叶片原花青素含量提供了重要参考。