不结球白菜(Brasssica campestrisssp.chinensisMakino)是一种芸薹属蔬菜,原产中国。紫色不结球白菜是近年育成的新品种,色彩艳丽,富含花色苷等抗氧化物质,可以为人体提供所需的维生素和矿物质;另外,因其富含花色苷还具有良好的保健功能。目前,有关紫色不结球白菜保健功能和控制花色苷合成相关基因的研究鲜有报道。因此,本研究以6个不结球白菜品种为材料,比较品种间叶片色素含量和抗氧化活性的差异;筛选控制花色苷合成的候选基因;并探讨植物生长调节剂(水杨酸和脱落酸)、干旱、遮阴等胁迫处理对不结球白菜花色苷合成候选基因、总花色苷和总酚含量及抗氧化活性的影响。结果如下:1、在不同叶色的白菜叶片中,紫色叶片总花色苷含量极显著高于绿色叶片,类胡萝卜素的含量无显著差异,而苏州青中叶绿素的含量和叶绿素a与叶绿素b的比值极显著高于其他5个材料;以上结果证明,6个材料中总花色苷含量和叶绿素含量的差异是导致不同品种叶色呈色差异的主要原因。紫色叶片总酚含量极显著高于绿色叶片;紫色叶片DPPH自由清除率和FRAP抗氧化能力亦显著高于绿色叶片;总花色苷和总酚含量与DPPH自由基清除率和FRAP抗氧化能力均存在极显著相关性,总花色苷含量与总酚含量间也存在极显著相关性;表明叶片总花色苷的含量在抗氧化活性中起着中作用。2、在紫色叶片中,结构基因BrcF3H、BrcDFR和BrcANS表达极显著高于绿色叶片,且表达量与总花色苷含量呈正相关。转录因子BrcGL3、BrcEGL3.1和BrcTT8在所有材料中均有表达,其中,BrcTT8表达随着总花色苷含量的增加而上调;转录因子BrcMYB75只在深紫色NJZX1-3叶片中才表达;转录因子BrcTTG1在深紫色NJZX1-3中的表达要明显高于苏州青。表明BrcGL3、BrcEGL3.1、BrcTT8、BrcMYB75和BrcTTG1可能通过调节BrcF3H、BrcDFR和BrcANS的表达来影响不结球白菜中花色苷的积累。3、花色苷合酶基因BrcANS的核苷酸和氨基酸序列在NJZX1-3、NJZX1-0和大白菜中完全一致,其第211-307肽段具有20G-Fe(Ⅱ)双加氧酶家族基因的结构域。BrcANS蛋白与同科芥菜的同源性高达99%,进化关系亦与其最相近。在不结球白菜叶片中,BrcANS表达量与总花色苷含量呈正相关。BrcANS的mRNA在不结球白菜中存在组织特异性表达,即在叶片中高度表达,而在其他组织中表达较弱;另外,随着叶龄的增大,紫色白菜叶片紫色变浅,BrcANS的表达量下降,且在紫色材料和绿色材料间BrcANS的表达差异亦显著减小;外源水杨酸(SA)、外源脱落酸(ABA)和干旱均正向调控BrcANS基因的表达,遮阴处理对BrcANS基因表达的调控可能存在不同的途径。以上结果表明,BrcANS基因可能在其转录水平上调控叶片中紫色的形成,其表达受不同胁迫信号转导调控途径的影响。4、在4种胁迫处理下,绿色材料NJZX1-0叶片中总花色苷含量都未检测到。在处理前期,外源水杨酸(SA)和外源脱落酸(ABA)极显著增加紫色材料NJZX1-3叶片中总花色苷的含量,SA极显著增加白菜叶片中总酚的含量,而ABA对总酚含量的影响不显著;干旱处理能够极显著增加紫色材料叶片中总花色苷的含量,还可以增加白菜叶片中总酚的含量;遮阴处理显著降低紫色叶片中总花色苷和总酚的含量;2种植物生长调节剂和干旱处理均会增强白菜叶片抗氧化活性,而遮阴处理显著降低白菜叶片中抗氧化活性。在2种植物生长调节剂和干旱处理下,紫色叶片中总花色苷含量的变化均与BrcANS基因表达模式同步;而在遮阴处理下,紫色叶片中总花色苷含量的变化与BrcANS基因表达趋势不同步。以上结果表明,2种植物生长调节剂和干旱处理可能是通过影响BrcANS基因的表达来调控白菜叶片中总花色苷的合成,而遮阴处理对于花色苷合成的影响除抑制BrcANS基因的表达外,还存在其他效应,相关机理还需进一步探究。