2024年5月15日发(作者：魅族16xs参数配置)

植物色素的生物合成

——花青素，培他兰，类胡萝卜素

概要：植物中可以为人类所感知的有颜色的通常被称为“色素”。植物色素的多种多样

的结构和颜色早就深深吸引了化学家和生物学家，化学家、科学家们已经研究它们的物理

化学性质、合成的方式、生理生态学的角色。人类使用植物色素也有悠久的历史。这里将

介绍除了叶绿素外的大多数植物色素。花青素，从苯丙氨酸衍生来的一种类黄酮，为水溶

性细胞质合成，最后聚集在液泡中。它们提供了桔子/红色到紫色/蓝色的颜色变化。它们

的颜色不仅取决于结构，也取决于色素的综合作用、金属离子和pH值。它们广泛存在于

植物中。脂溶性的类胡萝卜素，一种萜类化合物，在植物中也广泛存在着。它们在叶绿体

中合成，并是光合作用完整进行的必要物。花青素，对黄—红颜色的产生具有一定作用，

一种水溶性衍生自酪氨酸的含氮化合物，目前只在某些植物中发现它的存在。花青素、类

胡萝卜素的生物合成已经较为人们所知，而人们对于培他兰的生物合成途径却还不是那么

地清楚。这三种色素作为可见信号来吸引昆虫、鸟类和动物授粉和种子的传播，它们也保

护植物免受紫外线与可见光的危害。

关键字：色素，花青素，培他兰，类胡萝卜素，类黄酮，花

简介：植物可以合成20余万不同类型的化合物，包括许多种色素。人类感知颜色是

通过感知化合物反射或透射出的波长在380—730纳米之间的光，而昆虫可以识别波长更

短的光。本文将集中介绍近年来的三种主要植物色素的生物合成，这三种色素为花青素、

培他兰和类胡萝卜素。类黄酮和类胡萝卜素的生物合成途径将作单独介绍。本文也将会介

绍着三种色素的遗传学以及生物化学特性。

类黄酮，类苯基丙烷的次生代谢产物，有着很广的颜色变化范围，颜色可以从浅黄到

蓝色。值得一提的是，花青素是导致许多花、叶、果实、种子和其他一些部位呈现黄色—

蓝色的原因。这类色素，广泛分布在种子植物中，并且具有水溶性的特性，存储在液泡中。

培他兰是一类颜色为黄—红的含氮化合物，它们源自于酪氨酸。这类色素也是水溶性的，

并且存储在液泡中，但是人们现在只在石竹中发现它们的身影。类胡萝卜素，属于类异戊

二烯化合物，它们在植物和微生物中无处不在。类胡萝卜素是光和体系作用中的必需化合

物，并且可以使花和果实呈现黄—红范围的颜色变化。类黄酮和类胡萝卜素经常在一些橘

子中出现，并且它们的混合物会使颜色范围更广。

（图略）

类黄酮/花青素

从化学、着色机制、生物化学、遗传学以及分子生物学等方面来说，花青素是最特别

的物植物次生代谢产物之一。它们的功能，包括它们潜在的对人体健康的促进作用，都已

被人类获知。它们作为天然的着色剂被广泛使用，比如说紫色包心菜中的矢车菊素和紫苏。

结构和颜色

类黄酮的基本结构是C6-C3-C6的结构，它们广泛分布在陆地植物。根据它们的结构、

类黄酮可以分为很多种，如查耳酮、黄酮、黄酮醇和花青素。用羟基、甲基、糖基和酰基

等集团修饰类黄酮化合物可以得到上千种不同的结构。一个关于黄酮的数据库也已投入使

用

(/software/FlavonoidViewer/）。