邵秀紅，張海霞，馬柱文，陳俊標(biāo)，潘曉英，李集勤，黃振瑞

（1.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所/廣東省農(nóng)作物遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/廣東省煙草育種與綜合利用工程技術(shù)研究中心，廣東 廣州 510640；2.廣東煙草韶關(guān)市有限公司乳源瑤族自治縣分公司，廣東 韶關(guān) 512700）

綠原酸（Chlorogenic acid，CGA）是植物細(xì)胞通過(guò)莽草酸途徑合成的一種物質(zhì)，是植物體內(nèi)重要的次生代謝產(chǎn)物，它與咖啡酸、沒(méi)食子酸、原兒茶酸、阿魏酸、芥子酸等都是酚酸類化合物，而酚酸類與槲皮素、蘆丁、木犀草素、花青素、表兒茶素等均屬于多酚類化合物，這些物質(zhì)大多具有較高的生物活性。綠原酸在金銀花、杜仲、綠咖啡豆、茶葉等植物中含量很高［1］，其中，金銀花的標(biāo)志性成分之一即是綠原酸。綠原酸不僅在植物生長(zhǎng)發(fā)育、抗病蟲(chóng)害、抗寒等方面發(fā)揮重要作用，還具有多種藥理功能，包括抗多種病原真菌，抗肺炎鏈球菌、金葡球菌和痢疾志賀氏菌等細(xì)菌，抑制肝癌、肺癌和膠質(zhì)瘤等腫瘤，抗甲型流感、乙型肝炎、艾滋病等病毒，抗氧化和抗炎等，具有較強(qiáng)的肝功能和神經(jīng)系統(tǒng)保護(hù)作用，對(duì)肥胖、血脂異常、糖尿病、高血壓等代謝性疾病也有顯著療效［1-2］。因此，綠原酸在食品行業(yè)已有較多應(yīng)用，它可作為水產(chǎn)品和肉制品的抗菌和抗氧化劑，延長(zhǎng)其保質(zhì)期；可作為水果保鮮劑，可防止飲料腐敗變質(zhì)；還可作為天然的食品添加劑，用于制作生產(chǎn)具有保健功效的食品。在醫(yī)藥行業(yè)，綠原酸是多種具有抗菌、消炎、解毒作用中成藥的主要成分，也作為抗腫瘤藥物用于晚期復(fù)發(fā)腦膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的II 期臨床研究［1］。因其突出的抗氧化作用，綠原酸可降低紫外線對(duì)人體皮膚的傷害，在美白、防曬、潤(rùn)膚等日用化工領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。隨著綠原酸生物活性研究的不斷深入，其在食品、醫(yī)藥和化工等領(lǐng)域的應(yīng)用將更加廣泛［3］。目前，綠原酸的主要來(lái)源是從天然植物中提取，如金銀花、杜仲、綠咖啡豆等，然而隨著全球綠原酸行業(yè)的發(fā)展，需要開(kāi)發(fā)利用更多的植物資源，如農(nóng)作物副產(chǎn)物，從廢棄物綜合利用的角度開(kāi)發(fā)綠原酸提取新資源，將產(chǎn)生巨大的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。茄科植物如番茄、茄子、辣椒、馬鈴薯和煙草等，均是重要的經(jīng)濟(jì)作物，它們的果實(shí)或營(yíng)養(yǎng)器官被人們食用或利用后，可為人們提供多種抗氧化劑，包括綠原酸等多酚類物質(zhì)。前人已對(duì)綠原酸進(jìn)行了較多的研究，對(duì)綠原酸的提取純化、檢測(cè)方法、生物活性、藥理作用等方面也有較多的綜述，而對(duì)于綠原酸在以上5 種茄科作物中的含量和調(diào)控機(jī)制等方面尚缺少相關(guān)的綜述報(bào)道。本文概述了近年來(lái)關(guān)于茄科作物中綠原酸的含量情況、生物合成途徑及調(diào)控機(jī)制，以及綠原酸含量影響因素等方面的研究進(jìn)展，并對(duì)其今后的研究重點(diǎn)進(jìn)行展望，旨在為茄科作物綠原酸的合理開(kāi)發(fā)利用、高綠原酸種質(zhì)資源創(chuàng)制以及新品種培育等提供理論依據(jù)。

1 5 種茄科作物中綠原酸的含量差異

綠原酸是番茄、茄子、辣椒、馬鈴薯、煙草等茄科作物中重要的功能成分，其含量因作物類別或組織的不同而存在較大差異（表1）。

表1 5 種茄科作物中綠原酸的含量Table 1 Chlorogenic acid content in 5 Solanaceae crops

1.1 番茄中的綠原酸

番茄（Solanum lycopersicum）是世界上最受歡迎的蔬菜之一，其果實(shí)中含量最高的酚類物質(zhì)是柚皮素查爾酮，其次是綠原酸和蘆丁，Choi等［4］在12 個(gè)櫻桃番茄品種中測(cè)得綠原酸含量為163～711 mg/kg（干 重，Dry weight，DW），占所測(cè)酚類物質(zhì)總含量的6.9%～56.3%。Ahn［5］檢測(cè)了3 個(gè)櫻桃番茄品種中的酚類物質(zhì)，其中綠原酸含量為318.6～476.7 mg/kg（DW），只占所測(cè)酚類物質(zhì)總量的14.4%～ 22.1%。Pinela 等［6］的結(jié)果顯示，在18 個(gè)番茄地方品種中，綠原酸占酚 類物質(zhì)的10.4%～37.7%。以上結(jié)果說(shuō)明番茄中的綠原酸含量低于柚皮素查爾酮，而且不同番茄品種中綠原酸含量差異較大。然而在相同條件下生長(zhǎng)的不同番茄品種，其綠原酸含量也有較大差異，為8.1～56.0 mg/kg（鮮重，F(xiàn)reshweight，F(xiàn)W）［7］。番茄栽培品種Tueza 和野生種Solanum pimpinellifolium（LA 1589）中綠原酸含量也呈現(xiàn)出顯著差異，其中Tueza 的平均含量為192 mg/ kg，而LA 1589 僅為8.3 mg/kg［8］。

1.2 茄子中的綠原酸

茄子富含多酚類物質(zhì)，而酚酸是茄子中主要的多酚。在茄子不同類型酚酸中，綠原酸是最主要的類型，占茄子總酚酸的70%～90%［9］。Frond等［10］的結(jié)果顯示，茄子中酚類物質(zhì)的含量為767 mg/kg（FW），其中酚酸類物質(zhì)含量最高，并且以綠原酸為主，為621 mg/kg。Rosa-Martínez 等［7］也 指出，10 個(gè)茄子品種中的綠 原酸平均含量為1 813.9 mg/kg（FW），咖啡酸為34.55 mg/kg（FW），然而所測(cè)的其他酚類物質(zhì)均低于檢測(cè)限。以上結(jié)果表明，綠原酸是茄子中最主要的酚類物質(zhì)。然而栽培茄子中綠原酸含量較低，平均為2 520 mg/kg（DW），而野生親緣種茄子的綠原酸 較高，平均為3 250 mg/kg，通過(guò)鑒定栽培茄子及其野生親緣茄子果實(shí)總酚和綠原酸的含量，可用于培育富含多酚的茄子品種［11］。此外，不同顏色的茄子，其綠原酸含量也有顯著差異，如黑茄子和紫茄子均比白茄子的含量高；而同一顏色的茄子果實(shí)，其不同部位的含量也有較大差異，即果皮中的綠原酸含量顯著高于果肉［12］。Yadav 等［13］的研究也指出，在6 種重要的茄子品種中，其果皮含有較高含量的綠原酸，為1 670～2 150 mg/kg（DW），這為更好地利用茄子果皮提供了依據(jù)。

1.3 辣椒中的綠原酸

辣椒在未成熟和成熟 時(shí)期均可食用，其維生素C 含量遠(yuǎn)高于番茄和茄子。辣椒中多酚類物質(zhì)種類較多，以黃酮類為主，同時(shí)也含有綠原酸［14］。Yi 等［15］檢測(cè)了15 個(gè)紅辣椒品種中的5 種酚酸，結(jié)果顯示有10 個(gè)品種含量最多的酚酸均是綠原酸，且有7 個(gè)品種的綠原酸占總酚酸的50%以上，最高可達(dá)90.5%，表明綠原酸也是辣椒中的重要酚酸；而且與成熟果實(shí)相比，未成熟果實(shí)中綠原酸含量較高。與番茄類似，不同辣椒品種在相同條件下生長(zhǎng)時(shí)綠原酸的差異也較大，含量為6.0～67.5 mg/kg（FW），變異系數(shù)達(dá)117.8%［7］。研究表明，不同顏色辣 椒的綠原酸也有較大差異。如Fratianni 等［16］指出意大利坎帕尼亞地區(qū)的黃、紅、綠3 種傳統(tǒng)甜椒品種中的酚酸以沒(méi)食子酸和綠原酸最多，其中綠原酸含量最高的為綠色品種Friariello Nocerese，含量最低的為黃色品種 Cornetto di Acerra，前者含量是后者的9 倍。該結(jié)果與前人研究墨西哥不同甜椒品種時(shí)的趨勢(shì)一致，即綠原酸在綠色品種中含量較高，從紅色品種開(kāi)始逐漸減少，然后是橙色和黃色品種［16］。Salamatullah 等［17］也發(fā)現(xiàn)，青椒樣品中綠原酸的含量高于黃椒和紅椒。目前，也可見(jiàn)到關(guān)于辣椒副產(chǎn)物如花梗、葉和莖中多酚含量的報(bào)道。如Chel-Guerrero 等［18］指出Habanero 辣椒花梗、葉和莖 中含量較高的多酚是槲皮素、木犀草素、楊梅素和綠原酸，其中綠原酸含量最高的是葉，其次是莖和花梗。表明辣椒副產(chǎn)物對(duì)開(kāi)發(fā)用于制藥和食品應(yīng)用的抗炎藥物具有潛在的價(jià)值。

1.4 馬鈴薯中的綠原酸

馬鈴薯是世界上重要的糧食作物，其含有人體必需的氨基酸、維生素、礦物質(zhì)和抗氧化劑等成分，是人們喜愛(ài)的健康食品。研究表明，綠原酸是馬鈴薯主要的多酚類物質(zhì)［19］，其含量占?jí)K莖總酚含量的90%［20］，在馬鈴薯皮和果肉中均占主導(dǎo)地位［21］。與果肉相比，馬鈴薯皮中含有更多的綠原酸，綠原酸含量由薯皮、外果肉至內(nèi)果肉呈下降趨勢(shì)，而且 品種間存在差異，有的品種薯皮含量高達(dá)21 930 mg/kg（DW），而多數(shù)品種的含量不超過(guò)1 625 mg/kg［19］。楊慧芹等［22］的結(jié)果與之類似，在45 份馬鈴薯皮中的綠原酸含量最高為8 579.45 mg/kg，最低為2 422.70 mg/ kg，差異較大。也有研究比較了馬鈴薯塊莖（不去皮）、薯皮和果肉中多酚的差異，結(jié)果顯示綠原酸的含量從高到低依次為薯皮＞塊莖＞果肉［23］。雖然果肉中綠原酸的含量較低，但果肉顏色不同時(shí)，綠原酸也有較大差異，其中，紫肉和紅肉品種的綠原酸，極顯著高于黃肉和白肉品種［24］。Makori等［21］的研究也證實(shí)，不同顏色的馬鈴薯果肉，綠原酸含量 有顯著差異，從高到低依次為紫肉＞黃肉＞白肉。以上研究表明，通常被當(dāng)作副產(chǎn)物而丟棄的馬鈴薯皮，可作為功能性食品生產(chǎn)的重要原料，以滿足消費(fèi)者和食品工業(yè)的需要。

1.5 煙草中的綠原酸

在煙草植株中，綠原酸主要分布于葉片，莖和根中含量較低，綠原酸占煙草多酚總量的75%～90%。不同產(chǎn)地烤煙樣品中多酚的含量均以綠原酸最高［25］。在大田生長(zhǎng)的成熟煙株中，不同葉位的綠原酸含量有顯著差異，其中上部葉最高，其次是中部葉，下部葉最低。即使都是中部葉，其綠原酸在不同煙草品種中也有顯著差異［26］。此外，不同類型煙草中綠原酸差異也較大，其中烤煙類與香料煙類品種的含量最高、占2.3%，其次是晾曬煙，白肋煙最低、占1.4%［27］。而同為上部葉，不同產(chǎn)地?zé)熑~中的綠原酸也有較大差異，含量范圍為12 520～21 750 mg/kg［28］。此外，在煙草整個(gè)生育期中，不同品種煙葉中綠原酸變化趨勢(shì)也不相同，呈“上升”“上升-下降-上升”“M”和“W”型等4 種趨勢(shì)［27］。目前，對(duì)于煙草的利用多是將優(yōu)質(zhì)煙葉制作卷煙，然而打頂時(shí)去掉的頂部枝葉，采收后剩下的莖、根、不適用煙葉，以及卷煙工業(yè)的下腳料等通常被當(dāng)作廢棄物，但它們也含有綠原酸、茄尼醇、煙堿等活性物質(zhì)，這些廢棄物的數(shù)量巨大，若直接舍棄，不僅浪費(fèi)資源，還會(huì)污染環(huán)境，因此可作為提取這些活性物質(zhì)的重要原料，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)效益的雙重收益。

綜上，在茄科作物中，綠原酸均是重要的多酚類物質(zhì)，其在煙草和茄子中含量較高，其次是馬鈴薯，在番茄和辣椒食用部位中含量稍低。茄子果皮，辣椒花梗、葉和莖等副產(chǎn)物，以及馬鈴薯皮等，通常被丟棄，然而它們也是綠原酸的重要來(lái)源，可作為制藥、功能性食品生產(chǎn)、化工等領(lǐng)域的重要原料，因此需要加強(qiáng)其開(kāi)發(fā)利用。

2 綠原酸的生物合成與調(diào)控機(jī)制

2.1 綠原酸的生物合成途徑

綠原酸是由咖啡酸與奎寧酸縮合生成的酚酸類化合物。研究表明，綠原酸主要在植物細(xì)胞質(zhì)和葉綠體中合成，然后轉(zhuǎn)移到液泡中儲(chǔ)存［32］。綠原酸的生物合成源于苯丙烷代謝，即苯丙氨酸在苯丙氨酸解氨酶（Phenylalanine ammonialyase，PAL）的作用下脫氨形成肉桂酸。從肉桂酸開(kāi)始，有5 條已報(bào)道的合成途徑，如圖1 所示。

圖1 植物中綠原酸的合成途徑［34］Fig.1 Biosynthetic pathways of chlorogenic acid in plants ［34］

途徑1 是肉桂酸在肉桂酸-4-羥化酶（Cinnamic acid 4-hydroxylase，C4H）催化下生成香豆酸（p-Coumaric acid），香豆酸在4-香豆酸CoA 連接酶（4-Coumarate-CoA ligase，4CL）的作用下生成香豆酰輔酶A。然后羥基肉桂酰CoA 莽草酸/奎寧酸羥基肉桂酰轉(zhuǎn)移酶（Hydroxycinnamoyl-CoA shikimate/quinate hydroxycinnamoyl transferase，HCT）催化香豆酰輔酶A 與莽草酸反應(yīng)生成香豆酰莽草酸，香豆酰莽草酸/奎寧酸-3'-羥化酶（p-Coumaroylshikimic acid/quinic acid 3'-hydroxylase，C3'H）催化香豆酰莽草酸生成咖啡酰莽草酸，接著咖啡酰莽草酸酯酶(Caffeoyl shikimate esterase，CSE)水解咖啡酰莽草酸，生成咖啡酸和莽草酸［33］，然后咖啡酸通過(guò)4CL 轉(zhuǎn)化為咖啡酰輔酶A，最后通過(guò)羥基肉桂酰CoA：奎寧酸羥基肉桂酰轉(zhuǎn)移酶（Hydroxycinnamoyl -CoA：quinate hydroxycinnamoyl transferase，HQT）與奎寧酸進(jìn)行酯交換生成綠原酸。研究表明，多數(shù)植物通過(guò)途徑1 合成綠原酸［34］，該途徑中CSE 在擬南芥、苜蓿、楊樹(shù)等被子植物和落葉松等裸子植物咖啡酰莽草酸的轉(zhuǎn)化中發(fā)揮了重要作用［33,35-37］。

途徑2 是咖啡酰莽草酸在HCT 的催化下生成咖啡酰輔酶A，然后由HQT 催化奎寧酸與咖啡酰輔酶A 生成綠原酸。在番茄和煙草中，HQT 在催化咖啡酰輔酶A 和奎寧酸生成綠原酸中發(fā)揮主要作用［38］。HQT基因的表達(dá)水平與馬鈴薯［20,39］和其他植物的綠原酸水平相關(guān)，如金銀花［40］、蒲公英［41］和朝鮮薊［42］等。Li 等［32］也證實(shí)HQT的時(shí)空表達(dá)模式與金銀花花中綠原酸積累和分布的動(dòng)態(tài)變化直接相關(guān)。Gramazio 等［9］對(duì)參與茄子綠原酸生物合成的候選基因進(jìn)行了定位，包括PAL、C4H、4CL、HCT、C3'H和HQT等。Li 等［43］通過(guò)組裝高質(zhì)量的茄子基因組，綜合鑒定了參與綠原酸合成的基因，指出HQT和HCT在茄子、番茄和馬鈴薯中均由單拷貝基因編碼，而擬南芥和辣椒中不存在HQT。以上結(jié)果表明，該途徑是番茄、茄子、馬鈴薯和煙草等茄科作物合成綠原酸的主要途徑。

途徑3 中綠原酸是通過(guò)咖啡酸生成的，香豆酸在香豆酸-3-羥化酶（p-coumaric acid 3-hydroxylase，C3H）催化下直接生成咖啡酸。在一些植物如二穗短柄草和玉米中，均沒(méi)有CSE基因［35］，而C3H 是最近在二穗短柄草中發(fā)現(xiàn)的一種新型過(guò)氧化物酶［44］，該酶在木質(zhì)素生物合成的早期步驟中發(fā)揮作用。因此，沒(méi)有CSE基因的植物可以通過(guò)途徑2 或途徑3 產(chǎn)生綠原酸。

途徑4 是香豆酰輔酶A 在HCT 催化下與奎寧酸反應(yīng)生成香豆酰奎寧酸，再經(jīng)C3'H 羥基化直接生成綠原酸。在擬南芥中，雖然HCT 和C3'H 均有活性，但并不積累綠原酸，因此，該途徑不是大多數(shù)植物中綠原酸合成的主要途徑［38］。

途徑5 是從肉桂酸開(kāi)始，通過(guò)UDP-葡萄糖：肉桂酸葡萄糖轉(zhuǎn)移酶(UDP-glucose：cinnamic acid glucosyltransferase，UGCT)轉(zhuǎn)化為肉桂酰D-葡萄糖。在甘薯根中發(fā)現(xiàn)以咖啡酰D-葡萄糖作為綠原酸生物合成途徑的活性中間體，由羥基肉桂酰-D-葡萄糖：奎寧酸羥基肉桂酰轉(zhuǎn)移酶（Hydroxycinnamoyl D-glucose：quinate hydroxycinnamoyl transferase，HCGQT）催化咖啡酰D-葡萄糖和奎寧酸生成綠原酸［34］。

綜上，綠原酸合成途徑因植物種類而異，在多數(shù)茄科作物中主要是途徑2。而且綠原酸合成的主要途徑最有可能取決于植物特定組織中咖啡酰輔酶A 和香豆酰輔酶A 相對(duì)庫(kù)容的大?。?8,45］。

2.2 綠原酸生物合成的調(diào)控機(jī)制

綠原酸源于苯丙烷代謝，而植物苯丙烷代謝主要包括苯丙氨酸代謝及下游分支花青素、綠原酸、木質(zhì)素、蘆丁等次生代謝產(chǎn)物的合成［46］，其中，綠原酸與木質(zhì)素共享前體物質(zhì)香豆酸和香豆酰輔酶A。因綠原酸有益健康，人們對(duì)控制它在植物中的生物合成產(chǎn)生了很大興趣，其研究主要集中在調(diào)控催化目標(biāo)化合物合成的關(guān)鍵酶基因或下游的轉(zhuǎn)錄因子方面，如MYB、WRKY、bHLH 類等（表2）。

表2 與綠原酸生物合成調(diào)控相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子Table 2 Transcription factors involved in the regulation of chlorogenic acid biosynthesis

2.2.1 MYB 類轉(zhuǎn)錄因子對(duì)綠原酸積累的調(diào)控作用 MYB 是真核生物中數(shù)量眾多、功能多樣的轉(zhuǎn)錄因子家族之一，在植物苯丙烷代謝調(diào)控中發(fā)揮重要作用。近年的研究多為擬南芥MYB 類轉(zhuǎn)錄因子在番茄、馬鈴薯、煙草等茄科作物中的應(yīng)用。如擬南芥AtMYB12轉(zhuǎn)錄 因子，是一種黃酮醇特異性轉(zhuǎn)錄激活因子，其在煙草中異位表達(dá) 時(shí)，可導(dǎo)致黃酮醇的高水平積累。將AtMYB12基因在番茄中表達(dá)，轉(zhuǎn)基因果實(shí)中綠原酸和黃酮醇的含量分別是對(duì)照的22、65 倍；參與綠原酸合成的C3'H、HCT和HQT基因的轉(zhuǎn)錄水平，分別是對(duì)照的89.6、49.4 和7.83 倍［47］。Pandey 等［48］的結(jié)果與之類似，轉(zhuǎn)AtMYB12基因番茄葉片和果實(shí)中黃酮醇和綠原酸積累增加，與黃酮醇生物合成有關(guān)的苯丙烷途徑基因表達(dá)增加。轉(zhuǎn)AtMYB12基因馬鈴薯塊莖綠原酸含量與對(duì)照相比明顯提高，AtMYB12在馬鈴薯中激活了苯丙烷代謝途徑，F(xiàn)LS、DFR、HQT基因的表達(dá)量分別是對(duì)照的23、17、60 倍［49］。AtMYB111通過(guò)特異性激活黃酮醇合成相關(guān)基因PAL、CHS、CHI、F3H、FLS的表達(dá)，促進(jìn)煙草黃酮醇和綠原酸的合成，而未引起綠原酸合成相關(guān)基因如HQT和HCT轉(zhuǎn)錄水平的顯著變化［50］。AtMYB11基因的組成型表達(dá)增強(qiáng)了PAL、4CL、CHS、F3H、FLS、GT、HCT、HQT等苯丙烷途徑基因的表達(dá)，導(dǎo)致煙草和番茄植株中黃酮類化合物和綠原酸的積累［51］。AtMYB11在煙草中的調(diào)節(jié)作用與AtMYB12和AtMYB111相比效率較低［52］。

在咖啡中，CcMYB1抑制苯丙烷途徑，其過(guò)表達(dá)可產(chǎn)生與一般苯丙烷代謝抑制相關(guān)的顯著表型；CaMYB12和CcMYB12上調(diào)苯丙烷途徑，導(dǎo)致山奈酚苷、蘆丁和綠原酸的較高積累；CcMYB12b通過(guò)直接上調(diào)HQT基因的表達(dá)，可使綠原酸積累水平升高［53］。在灰氈毛忍冬中，LmMYB15與綠原酸含量顯著相關(guān)，它可以結(jié)合并激活4CL、MYB3和MYB4基因的啟動(dòng)子，從而促進(jìn)綠原酸的合成和苯丙烷代謝［54］。Xu 等［55］在甘薯中鑒定到42 個(gè)轉(zhuǎn)錄因子，包括MYBs、bHLHs、ZFPs、bZIPs、ERFs、GARSs、MADSs、WRKY和WD40等，這些轉(zhuǎn)錄因子與編碼綠原酸生物合成酶的基因有相似的表達(dá)模式，推測(cè)它們可能參與甘薯綠原酸的調(diào)控。

在茄科作物中也鑒定了一些MYB 類轉(zhuǎn)錄因子，參與調(diào)控苯丙烷途徑次生代謝產(chǎn)物的合成。如Li 等［43］在茄子中鑒定出112 個(gè)MYB 轉(zhuǎn)錄因子，包括SG3、SG4、SG6 和SG7 亞組基因，其中SG4和SG7 亞組已被報(bào)道可調(diào)節(jié)苯丙烷途徑，包括花青素和黃酮醇的生物合成。茄子SmMyb1轉(zhuǎn)錄因子可誘導(dǎo)HQT、CHS、ANS，尤其是DFR基因的表達(dá)，從而調(diào)節(jié)煙草綠原酸的積累和花青素的合成［56］。馬鈴薯MYB 轉(zhuǎn)錄因子StAN1（花青素1）在煙草中瞬時(shí)表達(dá)，誘導(dǎo)了PAL1、PAL2、CHS、F3H、DFR、bHLH1等基因的表達(dá)，提高了綠原酸和花青素的含量［57］。在煙草中，NtMYB1、NtMYB2和NtMYB4基因的過(guò)表達(dá)均可抑制苯丙烷和類黃酮合成途徑產(chǎn)物總黃酮、咖啡酸、綠原酸以及蘆丁的積累，它們可能通過(guò)調(diào)控bHLH 類轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)，負(fù)調(diào)控?zé)煵蓊慄S酮合成途徑［58］；NtMYB59的過(guò)表達(dá)可顯著提高煙草葉片中的綠原酸含量［59］。

2.2.2 其他類轉(zhuǎn)錄因子對(duì)綠原酸積累的調(diào)控作用 除了MYB 類轉(zhuǎn)錄因子，其他類如WRKY、bHLH，也參與調(diào)控綠原酸的合成以及苯丙烷途徑。在蒲公英中，TaWRKY14的過(guò)表達(dá)使轉(zhuǎn)基因株系具有較高的綠原酸含量和TaPAL1表達(dá)量，是因其可與TaPAL1基因啟動(dòng)子的W-box 元件相結(jié)合［60］。Wang 等［61］克隆了2 個(gè)NtWRKY41基因，發(fā)現(xiàn)NtWRKY41a在煙草根、莖、葉、花、腋芽和種子等組織中的表達(dá)量均高于NtWRKY41b，過(guò)表達(dá)NtWRKY41a可促進(jìn)煙草中綠原酸和木質(zhì)素的生物合成，抑制莨菪亭和黃酮類化合物的積累；此外，還發(fā)現(xiàn)苯丙烷相關(guān)差異表達(dá)基因NtCCoAOMT和NtHST的轉(zhuǎn)錄被顯著誘導(dǎo)，而NtF6'H1和NtGT3被顯著抑制，并進(jìn)一步證實(shí)NtWRKY41a可與這4 個(gè)基因的啟動(dòng)子區(qū)結(jié)合，從而調(diào)控它們的轉(zhuǎn)錄。最近，他們又鑒定了2個(gè)NtWRKY33基因，發(fā)現(xiàn)NtWRKY33a可直接與NtMYB4和NtHCT基因的啟動(dòng)子結(jié)合，從而抑制蘆丁、東莨菪堿和總多酚的積累，同時(shí)促進(jìn)綠原酸的生物合成［62］。此外，Liu 等［63］研究發(fā)現(xiàn)，TabHLH1基因過(guò)表達(dá)可上調(diào)TaHQT2、Ta4CL、TaCHI和TaF3'H基因的表達(dá)，從而顯著影響綠原酸和木犀草素的含量，并進(jìn)一步證實(shí)TabHLH1可直接與TaHQT2和Ta4CL基因啟動(dòng)子的bHLHbinding 基序結(jié)合。

以上研究涉及MYB、WRKY、bHLH 類轉(zhuǎn)錄因子對(duì)綠原酸生物合成及苯丙烷途徑的調(diào)節(jié)，但是目前的研究還不夠深入，需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)綠原酸生物合成轉(zhuǎn)錄調(diào)控分子機(jī)制以及調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的研究。

3 茄科作物綠原酸含量的影響因素

綠原酸是茄科作物中重要的酚酸類物質(zhì)，具有很高的抗氧化活性，藥理研究已經(jīng)證明它們?cè)谇宄泻ψ杂苫皖A(yù)防疾病方面具有重要的作用。人們通過(guò)飲食攝入綠原酸等活性物質(zhì)，從而使自身獲得對(duì)抗有害自由基的有效保護(hù)劑，維持自身的身體健康。因此，綠原酸含量的多少是影響人們獲取這類物質(zhì)的重要因素。近年來(lái)的研究顯示，綠原酸含量受基因型和生態(tài)環(huán)境的影響較大，同時(shí)也受栽培措施因素的影響，這些因素決定了茄科作物采收前的綠原酸含量。

3.1 基因型差異對(duì)綠原酸含量的影響

多數(shù)研究表明，基因型是影響茄科作物綠原酸等多酚類物質(zhì)的重要因素。Martí 等［64］指出，除阿魏酸和香豆酸外，基因型對(duì)番茄其他多酚的積累有重要影響，其中Kalvert 番茄對(duì)包括綠原酸、咖啡酸、蘆丁、楊梅酮、槲皮素、柚皮素在內(nèi)的大多數(shù)多酚的積累明顯突出。?olak 等［8］檢測(cè)了番茄栽培品種Tueza 和野生種S. pimpinellifolium（LA 1589）以及LA 1589 種間回交自交系群體的酚酸含量，其中Tueza 的綠原酸是LA 1589 的23.13 倍，而回交自交系群體的平均含量與LA 1589 的接近。茄子栽培品種及其野生親緣種果實(shí)的綠原酸含量也有明顯差異，其中野生親緣種的平均含量是栽培茄子的1.29 倍［11］。在11 份烤煙和6 份曬煙種質(zhì)資源成熟期葉片中，綠原酸含量高于1 000 mg/kg 的種質(zhì)有9 份，其中烤煙5 份，曬煙4 份，含量較高的種質(zhì)中以曬煙所占的比例較大［65］。二倍體馬鈴薯中綠原酸水平的最顯著決定因素也是基因型，如在祖先種類群S. candolleanum，地方種類群S. stenotomum、S.goniocalyx和S. phureja中，其塊莖果肉綠原酸水平的變化分別為2.80、9.19、1.87、7.23 倍［66］。Suo 等［67］檢測(cè)了不同基因型馬鈴薯果肉中酚類物質(zhì)的含量，其中綠原酸最高值是最低值的13.86倍。二倍體馬鈴薯皮中綠原酸含量也因基因型差異有較大差別，在3 個(gè)亞種共45 份材料中，最高含量的是最低含量的3.54 倍［22］。在同一地點(diǎn)種植的25 個(gè)煙草品種中，其綠原酸含量相差6.22倍［68］。在藥用植物金銀花中，綠原酸的水平也因基因型差異有較大不同，在金銀花的各生育期，四倍體品種的綠原酸均顯著高于二倍體［69-70］。

3.2 環(huán)境因素對(duì)綠原酸含量的影響

除了基因型的差異，溫度、光照、水分、海拔等生長(zhǎng)環(huán)境因素對(duì)茄科作物綠原酸等多酚類物質(zhì)也有較大影響。如在西班牙西南部Extremadura種植的番茄與在西班牙東北部Navarra 種植的番茄相比，其所含綠原酸和阿魏酸較高，蘆丁較低，其他多酚在兩個(gè)地點(diǎn)的含量相似，這種差異是由Extremadura 較高的溫度和光照水平引起的［64］。Fibiani 等［71］的結(jié)果顯示，采收前的氣候條件不同，番茄果實(shí)綠原酸等活性物質(zhì)也有顯著差異，其中2016 年（采收前低溫多雨）和2017 年（采收前高溫少雨）的綠原酸含量與2015 年（采收前高溫）相比顯著提高。Nwanna 等［72］指出，環(huán)境因素對(duì)茄子酚類物質(zhì)的總含量有顯著影響，其中綠原酸、沒(méi)食子酸、表兒茶素、蘆丁等大多數(shù)酚類物質(zhì)在Uyo 種植時(shí)的含量顯著高于Ibadan 的，他們通過(guò)進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)這種差異是因兩個(gè)地點(diǎn)溫度的不同而產(chǎn)生的。Gutiérrez-Quequezana等［73］研究表明，在13 ℃條件下生長(zhǎng)的Blue Congo 和Blaue Veltlin馬鈴薯品種，其塊莖的綠原酸含量比18 ℃條件下的分別高13%和18%。將25 個(gè)煙草品種在4 個(gè)氣候條件不同的地方種植時(shí)，綠原酸含量也有較大差異，其中ERB-26 品種在Karayaka 種植時(shí)是在Gümü?hac?k?y 的12.44 倍［68］。Pi?eros-Ni?o 等［74］評(píng)估了2 種氣候條件對(duì)馬鈴薯酚類物質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)在Usme（海拔3 400 m）種植的其綠原酸平均值是在Facatativá（海拔2 650 m）的2 倍。在其他植物如萵苣中，連續(xù)光照、藍(lán)色LED 處理、CO2濃度升高以及晝長(zhǎng)增加等條件下，均可促進(jìn)綠原酸的積累［75］。在多年生常綠植物阿拉比卡咖啡中，自然光照12 h/12 h 周期下葉片中綠原酸的積累水平，顯著高于生長(zhǎng)在短光照8 h/16 h下的，說(shuō)明綠原酸的產(chǎn)生受光周期的影響［76］。

3.3 栽培措施對(duì)綠原酸含量的影響

在基因型和環(huán)境因素條件不變的情況下，不同的栽培模式、礦質(zhì)元素、灌溉方式及農(nóng)藝措施等對(duì)綠原酸的積累也有重要作用。Hallmann［77］在比較有機(jī)栽培和常規(guī)栽培模式下番茄多酚類物質(zhì)積累差異時(shí)指出，有機(jī)栽培模式下生長(zhǎng)的番茄其綠原酸含量顯著高 于常規(guī)栽培的，而栽培模式對(duì)沒(méi)食子酸無(wú)顯著影響。Fibiani 等［71］的結(jié)果與之相似，即有機(jī)且自然覆蓋栽培模式與常規(guī)栽培模式相比，番茄果實(shí)的綠原酸含量顯著提高。在茄子中，有機(jī)栽培和常規(guī)栽培模式下的綠原酸含量差異不顯著［78］。而在甜椒果實(shí)中，有機(jī)栽培條件下的綠原酸含量也顯著高于常規(guī)栽培的［79］。Camacho-Cristóbal 等［80］分析了硼元素缺乏對(duì)煙草葉片的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，硼缺乏條件下煙草葉片碳水化合物和總酚類物質(zhì)顯著增加，其中包括綠原酸水平顯著增加。Flores 等［81］在研究土壤元素組成與番茄中生物活性物質(zhì)的關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，土壤中鉬、鎳含量較高時(shí)，果實(shí)中綠原酸和槲皮素的含量較 高。Kurt 等［82］比較了灌溉、氮素形態(tài)和留葉數(shù)對(duì)曬煙產(chǎn)量和品質(zhì)性狀的影響，結(jié)果顯示，曬煙的綠原酸隨著水分脅迫的增加而增加，其中非灌溉處理時(shí)綠原酸含量最高；在施硝酸銨的情況下，綠原酸含量顯著高于施其他氮素形態(tài)的肥料；綠原酸的含量與留葉數(shù)成反比，即23 片/株＞28 片/株的。

4 展望

綠原酸是一種天然的酚酸類化合物，具有多種生物功能，廣泛存在于茄科作物中，其中在煙草和茄子中含量較高，其次是馬鈴薯，在番茄和辣椒食用部位中含量稍低，其含量的高低受基因型的影響較大，同時(shí)也因環(huán)境條件和栽培措施等的差異而不同。綠原酸在功能性食品、營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑、食品原料、化工和新藥開(kāi)發(fā)等方面具有很大潛力，而茄子果皮，辣椒花梗、葉片和莖，馬鈴薯皮，煙草打頂時(shí)去掉的頂部枝葉，采收時(shí)剩下的莖及不適用煙葉，以及卷煙工業(yè)的下腳料等副產(chǎn)物，也是綠原酸的重要來(lái)源，若將其直接舍棄則會(huì)造成資源的極大浪費(fèi)，因此，對(duì)于這些副產(chǎn)物，需要進(jìn)一步加強(qiáng)其開(kāi)發(fā)利用。

目前，綠原酸的生物合成途徑以及參與合成的各種結(jié)構(gòu)基因已較為清晰，但仍需進(jìn)一步克隆并利用這些關(guān)鍵基因，綠原酸的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制也取得了一些進(jìn)展，然而多是擬南芥轉(zhuǎn)錄因子在茄科作物 中的應(yīng)用，以及蒲公英、忍冬等藥用植物轉(zhuǎn)錄因子與結(jié)構(gòu)基因的互作關(guān)系，尚缺乏茄科作物綠原酸轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制以及調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的研究。除了MYB、WRKY、bHLH 類已報(bào)道的這些轉(zhuǎn)錄因子，還有哪些轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控綠原酸的生物合成？這些轉(zhuǎn)錄因子響應(yīng)何種生物或非生物脅迫？它們與結(jié)構(gòu)基因的互作關(guān)系是怎樣的？其是否還能與其他轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合形成復(fù)合物從而共同調(diào)控綠原酸的生物合成？為了解答這些問(wèn)題，需要進(jìn)一步挖掘茄科作物綠原酸合成的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，解析其調(diào)控機(jī)制及調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，以期為高綠原酸茄科作物種質(zhì)資源創(chuàng)制及新品種的培育工作提供理論指導(dǎo)。