西紅花苷生物合成途徑研究進(jìn)展

葉 軍，張 翔，朱睿睿，趙玉成，謝國(guó)勇，秦民堅(jiān)

(中國(guó)藥科大學(xué) 中藥學(xué)院，江蘇 南京 211198)

西紅花苷又名番紅花苷、藏紅花苷或藏紅花素，屬于脫輔基類(lèi)胡蘿卜素類(lèi)化合物，具有抗動(dòng)脈粥樣硬化、抗高血壓、降血脂、抗氧化、抗抑郁、抗癌、抗炎等藥理活性。西紅花苷以玉米黃質(zhì)為直接前體，通過(guò)類(lèi)胡蘿卜素裂解雙加氧酶、醛脫氫酶和糖基轉(zhuǎn)移酶等步驟的催化反應(yīng)，得到各種西紅花苷類(lèi)化合物。西紅花苷生物合成途徑還可以上溯到類(lèi)胡蘿卜素合成途徑和萜類(lèi)合成途徑。本文對(duì)西紅花苷生物合成路徑以及該通路相關(guān)酶基因的研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，為解析西紅花苷生物合成途徑及相關(guān)酶基因提供理論依據(jù)，為進(jìn)一步利用代謝工程生產(chǎn)或提高西紅花苷類(lèi)提供有利基礎(chǔ)，以擴(kuò)大含西紅花苷類(lèi)植物的開(kāi)發(fā)利用。

1 西紅花苷的生物合成

1.1 西紅花苷類(lèi)

西紅花苷類(lèi)成分是名貴藥材西紅花的主要活性物質(zhì)，屬于類(lèi)胡蘿卜素物質(zhì)，也來(lái)源于茜草科植物梔子的成熟果實(shí)和馬錢(qián)科植物密蒙花的盛開(kāi)花[1-2]。西紅花苷是一種天然存在的二萜類(lèi)成分，主要由西紅花苷-1～西紅花苷-5等化合物組成，有著巨大的利用價(jià)值。西紅花苷對(duì)多種中樞神經(jīng)系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)疾病具有良好療效[3]，如有研究表明西紅花苷對(duì)阿爾茲海默癥、帕金森、抑郁癥、癲癇、高血壓、高血脂、糖尿病、動(dòng)脈粥樣硬化都有一定的療效。同時(shí)還具有抗腫瘤、抗炎、抗氧化、保護(hù)肝臟、抗肺和腎纖維化等作用[4-5]。此外，長(zhǎng)期以來(lái)還被用作染料、香料和食品添加劑等。據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道，西紅花苷類(lèi)成分在植物界的分布較窄，僅在西紅花、山梔子、水梔子、密蒙花、夜花、牛蒡、蔓生百部、含羞草等植物中發(fā)現(xiàn)[6]。目前西紅花苷的制備主要依賴(lài)于西紅花[7]、梔子[8]、密蒙花[9]等植物中提取、純化，但是提取需要大量的有機(jī)溶劑和藥材，并且最終的得率和純度并不高。有人通過(guò)化學(xué)合成的方法研究生產(chǎn)西紅花苷[10]，但是化學(xué)合成法存在工藝流程復(fù)雜、反應(yīng)條件苛刻、成本高、有毒有害試劑易污染環(huán)境等問(wèn)題。缺乏可用性一直是限制西紅花苷類(lèi)化合物廣泛應(yīng)用的主要因素。因此，開(kāi)發(fā)更經(jīng)濟(jì)、更環(huán)保的生產(chǎn)西紅花苷類(lèi)物質(zhì)的方法(如代謝工程)是很有必要的。

1.2 西紅花苷的生物合成途徑

西紅花苷類(lèi)化合物是植物類(lèi)胡蘿卜素合成途徑下游——西紅花苷合成途徑的產(chǎn)物。西紅花苷合成途徑目前僅在鳶尾科、茜草科、馬錢(qián)科植物中有相關(guān)的研究。綜合前人的研究，推測(cè)西紅花苷類(lèi)化合物的合成路徑如圖1所示。西紅花苷的合成起始于由類(lèi)胡蘿卜素合成過(guò)程中形成的中間形態(tài)玉米黃質(zhì)(Zeaxanthin)，經(jīng)類(lèi)胡蘿卜素裂解雙加氧酶(Carotenoid cleavage dioxygenase，CCD)的氧化裂解作用生成2個(gè)β-環(huán)檸檬醛(β-Cyclocitral)分子和1個(gè)藏花酸二醛(Crocetin dialdehyde)分子[11]。此后，藏花酸二醛在醛脫氫酶(Aldehyde dehydrogenase，ALDH)的催化下脫氫氧化生成藏花酸(Crocetin)[12]，再經(jīng)過(guò)一系列的UDP-葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶(UDP-glucosyltransferase，UGT)的糖苷化作用，形成各種水溶性色素，即西紅花苷類(lèi)化合物(Crocin-1～Crocin-5)[13]。而β-環(huán)檸檬醛則先經(jīng)UGT的作用轉(zhuǎn)化成藏紅花苦素(Picrocrocin)，后在β-葡萄糖苷酶(β-Glucosidase，β-GS)和溫度的共同作用下生成藏花醛(Safranal)。

圖1 西紅花苷生物合成途徑Fig. 1 The biosynthetic pathway of crocinl

西紅花苷類(lèi)合成途徑可以上溯到萜類(lèi)合成途徑。萜類(lèi)合成途徑是植物中最重要的次生代謝途徑之一，由該途徑直接或間接產(chǎn)生的以異戊二烯作為基本骨架單元的類(lèi)萜化合物在天然產(chǎn)物中屬于數(shù)量較多的一類(lèi)[14]，如α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素、玉米黃質(zhì)、西紅花苷等在植物生長(zhǎng)發(fā)育中發(fā)揮重要作用。異戊烯基焦磷酸(Isopentenyl diphosphate, IPP)和其異構(gòu)體二甲基丙烯焦磷酸(Dimethylallyl diphosphate, DMAPP)是萜類(lèi)化合物的共同前體。如圖2所示，IPP和DMAPP的合成因所處位置的不同而有兩種途徑：甲羥戊酸(Mevalonate, MVA)途徑和甲基赤蘚醇磷酸(2-C-Methyl-D-erythritol-4-phosphate, MEP)途徑[15]。在細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，MVA途徑首先是由3個(gè)乙酰輔酶A(Acetyl-CoA)在乙酰乙酰CoA轉(zhuǎn)移酶(Acetyl-CoA acetyltransferase, AACT)、3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A合成酶(3-Hydroxy-3-methylglutary-CoA synthase, HMGCS)和3-羥基-3-甲基戊二酰CoA還原酶(3-Hydroxy-3-methylglutary-CoA reductase, HMGCR)催化下依次發(fā)生縮合、還原反應(yīng)，形成6個(gè)碳原子的MVA[16]。隨后，甲羥戊酸激酶(Mevalonate kinase, MK)和甲羥戊酸磷酸激酶(Mevalonate-5-phosphate- kinase, PMK)依次催化MVA發(fā)生兩步磷酸化反應(yīng)生成焦磷酸甲羥戊酸(Mevalonate-5-diphosphate, MVAPP)。最后，甲羥戊酸焦磷酸脫羧酶(Mevalonate-5-diphosphate decarboxylase, MVD)將MVAPP脫羧轉(zhuǎn)化成IPP[17]。而在質(zhì)體中產(chǎn)生IPP和DMAPP并不需要MVA，而是以甘油醛-3-磷酸(D-Glyceraldehyde-3-phosphate)和丙酮酸(Pyruvate)作為起始反應(yīng)底物，經(jīng)MEP途徑中的第一個(gè)限速酶1-脫氧-D-木酮糖-5-磷酸合酶(1-Deoxy-D-xylulose-5-phosphate synthase, DXS)催化生成1-脫氧-D-木酮糖-5-磷酸(1-Deoxy-D-xylulose-5-phosphate, DXP)。DXP再被1-脫氧-D-木酮糖-5-磷酸還原酶(1-Deoxy-D-xylulose-5-phosphate reductase, DXR)催化發(fā)生原子重排和還原反應(yīng)生成MEP[18]，這是MEP途徑中最重要的限速反應(yīng)。最后，MEP通過(guò)縮合、磷酸化、羥基化、還原等反應(yīng)轉(zhuǎn)化生成IPP和DMAPP[19]。

圖2 萜類(lèi)合成途徑及類(lèi)胡蘿卜素合成途徑Fig. 2 The biosynthetic pathway of terpenoid and carotenoid

萜類(lèi)骨架的生物合成主要是由IPP和DMAPP頭尾相連，經(jīng)過(guò)一系列酶促反應(yīng)生成牻牛兒基牻牛兒基焦磷酸(Geranylgeranyl pyrophosphate, GGPP)[20]。GGPP 是類(lèi)胡蘿卜素類(lèi)化合物的直接前體，通過(guò)八氫番茄紅素合酶(Phytoene synthase, PSY)的二聚作用生成第一個(gè)類(lèi)胡蘿卜素15-順式-八氫番茄紅素(15-cis-Phytoene)，然后經(jīng)過(guò)八氫番茄紅素脫氫酶(Phytoene desaturase, PDS)、ζ-胡蘿卜素脫氫酶(ζ-Carotene desaturase, ZDS)的氧化脫氫作用和15-順式-ζ-胡蘿卜素異構(gòu)酶(15-cis-ζ-Carotene isomerase, ZISO)、類(lèi)胡蘿卜素異構(gòu)酶(Carotenoid isomerase, CRTISO)的順?lè)串悩?gòu)作用生成全反式番茄紅素(All-trans-lycopene)[21-24]。全反式番茄紅素是類(lèi)胡蘿卜素合成途徑的一個(gè)重要分支點(diǎn)[25]，先經(jīng)過(guò)不同類(lèi)型的番茄紅素環(huán)化酶作用轉(zhuǎn)化成α-胡蘿卜素或β-胡蘿卜素，再進(jìn)一步被不同類(lèi)型的羥化酶分別修飾成葉黃素(Lutein)和玉米黃質(zhì)。從通路中可知，玉米黃質(zhì)是西紅花苷生物合成的重要直接前體物質(zhì)，西紅花苷類(lèi)化合物的生物合成由此進(jìn)一步展開(kāi)。

2 西紅花苷生物合成途徑中的相關(guān)酶

隨著高通量測(cè)序技術(shù)和分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，藥用植物中活性成分的分子機(jī)制、生物合成、轉(zhuǎn)運(yùn)和調(diào)控等逐漸成為研究熱點(diǎn)。伴隨著多個(gè)與西紅花苷類(lèi)相關(guān)物種基因組、轉(zhuǎn)錄組序列的公布，越來(lái)越多編碼CCD、ALDH、UGT以及該通路上游各種重要酶的基因被鑒定出來(lái)。利用生物工程技術(shù)調(diào)控這些基因的表達(dá)，可以直接影響增強(qiáng)或改變所需要的植物代謝物群，尤其是新化合物的產(chǎn)生。

2.1 CCDs

CCDs是參與西紅花苷類(lèi)化合物生物合成過(guò)程中的限速酶，是將類(lèi)胡蘿卜素合成途徑的中間產(chǎn)物玉米黃質(zhì)引向西紅花苷合成的關(guān)鍵酶。自從2003年Bouvier等[26]最早提出CsZCD是對(duì)稱(chēng)裂解玉米黃質(zhì)7、8或7’、8’位雙鍵生成西紅花苷的前體藏花酸二醛的關(guān)鍵酶以來(lái)，圍繞西紅花苷CCD基因的一系列研究工作逐漸展開(kāi)。CsCCD4a、CsCCD4b是一對(duì)同工酶，它們的表達(dá)水平與柱頭發(fā)育過(guò)程中β-紫羅酮的積累相關(guān)。有趣的是，CsCCD4a、CsCCD4b和CsZCD的相似性分別高達(dá)100%和98%，然而，Rubio等[27]并未能克隆出CsZCD基因，且成功克隆表達(dá)出的與CsZCD極其相似的CsCCD4a-211也沒(méi)有裂解玉米黃質(zhì)的活性。CsCCD4a-211和CsZCD在雙加氧酶活性方面可能缺乏重要?dú)埢徒Y(jié)構(gòu)域[28]。因此，研究者提出CsZCD的結(jié)構(gòu)和催化活性需要重新考慮。隨后，F(xiàn)rusciante等[29]發(fā)現(xiàn)了一種新的CCD酶-CsCCD2，它在柱頭發(fā)育早期表達(dá)，與藏花酸形成的時(shí)間一致。通過(guò)氨基酸序列比對(duì)分析，發(fā)現(xiàn)CsCCD2是與CCD1家族相近但又不同的新分支。進(jìn)一步研究表明，ZCD酶是CCD4酶的N-截?cái)嘈问剑怯梢粋€(gè)5’端截短的CCD4轉(zhuǎn)錄本編碼，但該轉(zhuǎn)錄本與CCD4a和CCD4b都不相同。玉米胚乳的體內(nèi)瞬時(shí)表達(dá)和體外驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)均證實(shí)CsZCD缺乏裂解活性，而CsCCD2可以通過(guò)在7、8和7’、8’位置的兩步連續(xù)裂解反應(yīng)將玉米黃質(zhì)轉(zhuǎn)化為藏花酸二醛和3-羥基-β-環(huán)檸檬醛。然而在2016年的一項(xiàng)研究中，Ahrazem等[30]表明CsCCD2并不是一個(gè)全長(zhǎng)酶，新鑒定的cDNA被命名為CsCCD2L，其產(chǎn)物比CsCCD2多60個(gè)氨基酸，同時(shí)也證實(shí)了CsCCD2和CsCCD2L一樣的質(zhì)體定位。此外，通過(guò)大腸桿菌和水稻基因功能鑒定系統(tǒng)也驗(yàn)證了CsCCD2的同源酶黃金西紅花CaCCD2的活性。

綜上，CsCCD2可以確定為編碼產(chǎn)生藏花酸的酶，對(duì)其在植物中的表達(dá)和調(diào)控機(jī)制也有許多研究。有文獻(xiàn)報(bào)道，轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)負(fù)責(zé)共同調(diào)控基因的表達(dá)，幾種參與光、溫度和生理調(diào)節(jié)反應(yīng)的調(diào)控元件已確定位于CsCCD2基因的啟動(dòng)子區(qū)域[31]。Ahrazem等[32]通過(guò)序列比對(duì)確定了CsCCD2的外顯子/內(nèi)含子拼接邊界、外顯子和內(nèi)含子大小以及內(nèi)含子的位置，發(fā)現(xiàn)了3個(gè)不同的CsCCD2基因。CsCCD2a是最長(zhǎng)的基因，包含9個(gè)內(nèi)含子和10個(gè)外顯子，其次是CsCCD2b，包含9個(gè)外顯子和8個(gè)內(nèi)含子。第三個(gè)是CsCCD2-t基因，不含內(nèi)含子并缺失一個(gè)外顯子。因此，Ahrazem等認(rèn)為在CsCCD2轉(zhuǎn)錄本中可能存在選擇性剪接或內(nèi)含子保留[32]，這證實(shí)了一些報(bào)道中CCD2、CCD4同源酶沒(méi)有活性的結(jié)果。

CCD酶活性位點(diǎn)結(jié)構(gòu)相對(duì)較小的改變都可能產(chǎn)生顯著的構(gòu)象變化，包括底物結(jié)合囊和酶活性，進(jìn)而影響底物的識(shí)別和定位。從不同CCD酶的晶體結(jié)構(gòu)分析中可以看出，CCD4酶的底物識(shí)別和雙鍵靶的選擇可能與疏水性底物通道的大小及其與疏水性殘基和芳香殘基的相互作用有關(guān)[33]。疏水通道也存在于其他許多酶中，但這些通道的功能意義尚未被闡明。與BdCCD1相比，BdCCD4中發(fā)現(xiàn)了更多的疏水通道，而B(niǎo)dCCD4.1和BdCCD4.3裂解玉米黃質(zhì)的能力表明，這些酶具有比BdCCD4.2更寬的底物通道，BdCCD4.2因含有兩個(gè)脯氨酸殘基而與玉米黃質(zhì)形成空間障礙[34]，所以會(huì)阻礙底物通路和裂解能力。

2.2 ALDHs

ALDHs是以煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)或磷酸酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NADP+)作為輔因子將醛類(lèi)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的羧酸類(lèi)的氧化還原酶，是一類(lèi)多功能蛋白，通常參與植物不同的過(guò)程，如糖酵解、糖原異生、細(xì)胞氧化還原平衡維持、植物防御和非生物應(yīng)激反應(yīng)等[35]。目前對(duì)藏花酸二醛進(jìn)行氧化修飾的基因研究并不多。根據(jù)化學(xué)成分與生物合成基因表達(dá)的一致性，一些學(xué)者從不同植物的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析中篩選或分離得到ALDH酶基因。Ji等[36]對(duì)梔子的葉子、綠色果實(shí)和紅色果實(shí)進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組分析，發(fā)現(xiàn)GjALDH12和GjALDH14在果實(shí)中高表達(dá)，這與西紅花苷在在梔子中的分布保持一致，進(jìn)一步通過(guò)系統(tǒng)發(fā)育分析和基因表達(dá)譜推測(cè)GjALDH12和GjALDH14參與了西紅花苷的合成。ALDH1、ALDH2、ALDH3也被預(yù)測(cè)為編碼ALDH酶的候選基因，Tan等[37]將CsCCD2和CsALDH基因引入產(chǎn)生玉米黃質(zhì)的釀酒酵母中構(gòu)建了新的表達(dá)菌株，只有CsALDH3能夠戰(zhàn)勝內(nèi)源性的ALDHs，其藏花酸量顯著增加了39%，表明候選CsALDH3可能是產(chǎn)生藏花酸的酶。最近一項(xiàng)研究中對(duì)四個(gè)ALDHs在不同組織中的表達(dá)和其催化活性進(jìn)行了分析，并通過(guò)結(jié)構(gòu)建模和對(duì)接計(jì)算以確定它們的特異性[38]。結(jié)果顯示，ALDH11637和ALDH20158是柱頭特異性表達(dá)的，但所有的ALDHs都能將藏花酸二醛轉(zhuǎn)化為藏花酸。結(jié)構(gòu)建模和對(duì)接分析表明，四個(gè)ALDH酶的構(gòu)象都非常接近，它們和藏花酸二醛的親和性都不高。通過(guò)系統(tǒng)發(fā)育分析和結(jié)合親和力的計(jì)算，推測(cè)ALDH2C4家庭成員可能參與藏花酸二醛轉(zhuǎn)換成藏花酸的過(guò)程且具有較高特異性。

基于蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)，一些ALDHs被認(rèn)為存在于質(zhì)體中[39],包括CsADHComp54788，這是一種截短的CsALDH3I1形式，缺乏羧基末端的疏水結(jié)構(gòu)域可能是介導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位的媒介。Demurtas等[40]確定了CsALDH3I1能將藏花酸二醛轉(zhuǎn)化成順式/反式藏花酸，并通過(guò)煙草葉片的共聚焦熒光實(shí)驗(yàn)確定了CsALDH3I1位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。CsALDH3I1和真菌胡蘿卜醛脫氫酶YLO-1都含有一個(gè)C-端跨膜結(jié)構(gòu)域，該跨膜區(qū)的兩側(cè)是富含堿性氨基酸的序列，通過(guò)非結(jié)構(gòu)域與ALDH酶主鏈相連[41]。該結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)了YLO-1與細(xì)胞內(nèi)膜的結(jié)合，進(jìn)一步支持CsALDH3I1翻譯靶向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的假說(shuō)?？傊?，雖然許多CsALDH酶與Gomez-Gomez等[39]鑒定的酶高度相似，但沒(méi)有一種CsALDH酶在煙草葉片中顯示出質(zhì)體定位?？梢?jiàn)，ALDH酶可能是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上對(duì)藏花酸二醛發(fā)揮活性作用。

2.3 UGTs

西紅花苷生物合成的最后一步是將糖分子附著到特定受體上，該過(guò)程通常是由介導(dǎo)次生代謝物、外源性生物和激素的糖基化UGTs催化而成[42]。糖基化作用可為色素增加水溶性和穩(wěn)定性，從而提高了其生物利用度和藥用價(jià)值。

從藏花酸到西紅花苷的糖基化過(guò)程不是由單個(gè)基因調(diào)控，而是涉及多個(gè)UGT酶基因和步驟。早在1997年，Dufresne等[43]通過(guò)西紅花愈傷組織酶提取物對(duì)藏花酸進(jìn)行了糖基化酶促反應(yīng)，依次催化出西紅花苷-5、西紅花苷-4、西紅花苷-3、西紅花苷-2和西紅花苷-1。結(jié)合兩種類(lèi)型的酶反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究，他們推測(cè)西紅花苷生物合成過(guò)程中可能存在兩種糖基轉(zhuǎn)移酶。隨之，研究者們發(fā)現(xiàn)GTASE1[44]、CsUGT74AD1[40]對(duì)藏花酸具有高度特異性，催化生成西紅花苷-5和西紅花苷-3，而對(duì)其他結(jié)構(gòu)相似的底物無(wú)活性。同樣在梔子中，Nagatoshi等[45]借助于轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，結(jié)合表達(dá)量篩選出GjUGT75L6和GjUGT94E5基因：GjUGT75L6負(fù)責(zé)藏花酸羧基的糖基化作用，催化生成西紅花苷-5和西紅花苷-3；GjUGT94E5負(fù)責(zé)藏花酸葡萄糖基酯的6’位羥基的糖基化作用，可以催化西紅花苷-5、西紅花苷-3和西紅花苷-2，分別生成西紅花苷-4、西紅花苷-2和西紅花苷-1，進(jìn)一步佐證了藏花酸糖基化過(guò)程的多樣性。

然而，雙酶活性具體如何調(diào)節(jié)有待深入研究。當(dāng)?shù)孜镂骷t花苷-5在0.2 mM以上時(shí)，UGT94E5的活性被抑制，而底物西紅花苷-3中則未觀(guān)察到這種底物抑制現(xiàn)象，因此該學(xué)者推測(cè)大多數(shù)西紅花苷-5不是轉(zhuǎn)化為西紅花苷-4，而是轉(zhuǎn)化為西紅花苷-3，然后西紅花苷-3迅速發(fā)生糖基化反應(yīng)，最終生成西紅花苷-1[45]。也有研究表明UGT酶可能具有組織或細(xì)胞特異性。Moraga等[46]通過(guò)體外催化實(shí)驗(yàn)證實(shí)UGTCs2對(duì)藏花酸、西紅花苷-5和西紅花苷-4具有糖基化活性，可是催化產(chǎn)物的極性比西紅花苷-1大得多。他們認(rèn)為出現(xiàn)這種結(jié)果的原因可能有兩種：一是該催化產(chǎn)物是未知的新色素，二是UGTCs2是重組酶，在植物體外與在體內(nèi)的催化特性并不完全相同。

此外，Demurtas等[40]通過(guò)CsUGT74AD1的免疫印跡分析，表明該酶定位于細(xì)胞質(zhì)中的電子致密結(jié)構(gòu)，如膜或細(xì)胞骨架，共聚焦顯微鏡也證實(shí)該蛋白與細(xì)胞質(zhì)標(biāo)記物mCherry在煙草葉片中的共定位。這種定位與大多數(shù)植物UGT酶的胞質(zhì)定位一致[47]。Ahrazem等[48]也發(fā)現(xiàn)UGT74AD2具有類(lèi)似于UGT74AD1靶向細(xì)胞質(zhì)的N-端信號(hào)肽。而UGTCs2[46]有一個(gè)N端疏水域結(jié)構(gòu)，可見(jiàn)其在植物體內(nèi)可能與膜結(jié)構(gòu)有關(guān)。實(shí)際上，糖基化作用為膜結(jié)合轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和代謝產(chǎn)物從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移運(yùn)輸?shù)狡渌Y(jié)構(gòu)中提供了通道，如到細(xì)胞壁或液泡中[49]。

2.4 其他基因

Castillo等[50]克隆了CsPSY、CsPDS、CsLYC-β，并分離出兩個(gè)β-胡蘿卜素羥化酶。CsBCH基因參與了藏紅花柱頭中類(lèi)胡蘿卜素的生物合成過(guò)程，有報(bào)道顯示其具有節(jié)律性的表達(dá)模式，在凌晨2點(diǎn)到下午1點(diǎn)之間波動(dòng)表達(dá)，相差達(dá)到1.4倍[32]。Ahrazem等[31]發(fā)現(xiàn)CstLcyB2a只在柱頭表達(dá)，其編碼蛋白的表達(dá)增加了β-胡蘿卜素的含量。此外，CsLYC-β，CsBCH和CsGT2的表達(dá)譜在花的不同部位以及柱頭的不同發(fā)育時(shí)期也有報(bào)道研究[51-52]，其中，CsLYC-β在不同發(fā)育時(shí)期柱頭的實(shí)時(shí)熒光定量PCR分析中出現(xiàn)一個(gè)明顯增加，表明它在類(lèi)胡蘿卜素裂解化合物和植物發(fā)育中的潛在調(diào)控作用。

3 結(jié)語(yǔ)

西紅花苷因其具有良好的藥理活性和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，目前對(duì)于西紅花苷類(lèi)生物合成涉及到的上游途徑——萜類(lèi)合成途徑和類(lèi)胡蘿卜素合成途徑的研究已經(jīng)比較清楚，但從玉米黃質(zhì)轉(zhuǎn)入西紅花苷合成這一步開(kāi)始的下游合成途徑有待深入研究，很多CCD、ALDH、UGT的功能尚未明確。利用分子生物學(xué)方法研究植物次生代謝調(diào)控機(jī)制，借助生物工程技術(shù)生產(chǎn)或提高植物有效活性成分含量，是現(xiàn)代中藥及植物研究的熱點(diǎn)和趨勢(shì)。近年來(lái)多個(gè)西紅花、梔子等組學(xué)數(shù)據(jù)的報(bào)道以及相關(guān)酶基因的研究，為西紅花苷類(lèi)化合物的生物調(diào)控機(jī)制和代謝工程提供了分子基礎(chǔ)。