摘要：云南紫米資源豐富多樣，收集來自云南省11個地州40多個縣和地區(qū)的紫色稻米資源材料141份，對其農(nóng)藝性狀及紫色種皮中的總黃酮、花青素含量等進行測定，并對來自不同地州的紫米資源的遺傳多樣性進行分析，以及種皮的色素含量與遺傳多樣性的相關(guān)性進行了研究。結(jié)果表明，在縣（市）分析單元內(nèi)云南紫色米地方稻種資源的遺傳多樣性豐富。利用分布于水稻11條染色體上的40對SSR引物檢測出151個等位基因，平均每對引物2.425個，每個標記的基因型多樣性指數(shù)（H′）平均值為1.946 9，變幅為1.411 9～3.106 9，篩選出4個評價云南地方紫色米資源的理想SSR標記。云南地方不同品種的紫米種皮中總酚、類黃酮含量的離散程度較低；云南地方紫米種皮中總酚、類黃酮、花青素含量之間的相關(guān)性達極顯著水平，表明它們關(guān)系較緊密；但花色素的含量與總酚、類黃酮、花色素含量相關(guān)性不顯著；云南地方紫米種皮中總酚、類黃酮、花青素和花色素含量與苯丙氨酸酶的活性相關(guān)性不顯著；而各色素成分的含量與酪氨酸酶活性具有一定的負相關(guān)性；總酚、類黃酮、花青素含量與多酚氧化酶的活性達顯著或極顯著相關(guān)，但花色素含量與多酚氧化酶的活性呈負相關(guān)。綜上所述，本研究對云南紫色種皮稻種資源主要農(nóng)藝性狀、遺傳多樣性以及色素含量進行分析和評價，將有利于初步探索云南優(yōu)異紫色種皮的形成機制，為紫色水稻種質(zhì)資源的利用與創(chuàng)新提供優(yōu)異的種質(zhì)。

關(guān)鍵詞：云南紫色米資源；遺傳多樣性；種皮色素；色素合成酶

中圖分類號：S511.02；S511.03" 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2024）13-0116-10

有色稻米呈多彩顏色的原因主要是不同色素在水稻種皮內(nèi)的沉淀，根據(jù)種皮呈現(xiàn)的色素不同，分為包黑米、紫米、紅米等多個種類，有色稻米中最常見的為紅米和紫米［1］。紫色水稻是重要的功能性食品，其籽粒中富含花色苷生物活性物質(zhì)，含鋅、鐵、鈣等多種礦質(zhì)元素以及維生素E、胡蘿卜素、黃酮、生物堿等生物活性物質(zhì)，這些物質(zhì)在一般水稻品種中是比較缺乏的。而且有色稻米種皮內(nèi)的色素可作為安全的天然色素用作食品添加劑。此外，紫色水稻植株中色素在不同部位積累、分散，在水稻區(qū)分和遺傳育種中具有重要的研究價值［2-3］。

花色素在果皮表面上的沉積程度決定著稻米果皮顏色?；ㄉ氐幕瘜W(xué)結(jié)構(gòu)為花青素與糖類以糖苷鍵結(jié)合的花色素苷。花色素主要分三大類：一是天竺葵素類，為鮮紅色；二是花青素類，為西洋紅；三是翠雀素類，為藍和紫。黑米色素本身無臭無味，在酸性溶液中呈紫紅色，隨著pH值增大，其顏色變?yōu)榧t褐色；在堿性溶液中呈紫蘭色［4］。黃酮常常表現(xiàn)為粉紅、紅色、橘紅色、深紅色、紫色，廣泛位于植物組織細胞中。

植物的花、葉和果的顏色形成與花青素、花青素苷的量密切相關(guān)，而植物色素合成的關(guān)鍵酶之一是苯丙氨酸解氨酶（PAL），它能夠通過一些途徑生成花青素等，如類黃酮途徑，PAL活性的重要作用體現(xiàn)在黃酮類化合物合成中［5-8］。在植物、真菌和昆蟲質(zhì)體中，多酚氧化酶（PPO）是一種最為常見的酶，它可以引起褐化，通過分別催化單酚羥基和二羥基酚氧化為醌。此外，花色及果實等顏色形成的主要原因中還有以查耳酮（chalcone）為特異性底物，經(jīng)多酚氧化酶（PPO）催化形成類黃酮噢噥（aurone）［9］。酪氨酸酶能夠在生物體內(nèi)形成黑色素和其他多酚類物質(zhì)等方面發(fā)揮重要作用，它是多酚氧化酶的一種［10］。學(xué)界已有大量研究將對植物色素合成中的一些相關(guān)酶作為研究對象，但大多數(shù)的研究集中在果蔬類和小麥等，鮮有研究將眼光放于對水稻種皮色素合成相關(guān)酶PAL、PPO和酪氨酸酶與水稻種子種皮色素關(guān)系中。

紫色稻種是云南獨特的名貴稻種資源，除了在云南有較集中的分布外，還分布于我國陜西、四川及“兩廣”等省區(qū)。云南紫米營養(yǎng)價值高，且抗病、耐貧瘠，適于種植在山區(qū)、梯田和冷水田中。目前，鮮有研究者對云南紫色稻種地方品種資源的農(nóng)藝性狀和遺傳多樣性以及籽粒色素合成酶活性等進行較為完整的研究報道。因此，本研究分析并評價云南紫色種皮稻種資源主要農(nóng)藝性狀及遺傳多樣性、籽粒色素合成酶活性，有利于初步探索云南優(yōu)異紫色種皮的形成機制，為紫色水稻種質(zhì)資源的利用與創(chuàng)新提供優(yōu)異的種質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

141份云南紫色米地方稻種資源（表1），分別來源于我國云南省11個地州40多個縣市和緬甸，分別為保山市騰沖縣2份，楚雄州雙柏縣3份，德宏州2份、潞西縣3份、西盟縣2份、隴川縣8份、盈江縣3份、梁河縣2份，紅河州元陽縣5份、紅河縣1份、屏邊縣2份、河口縣2份、石屏縣2份、金平縣2份、綠春縣4份，臨滄市耿馬縣6份、鎮(zhèn)康縣3份、永德縣2份、滄源縣2份、雙江縣1份、云縣3份，普洱市西盟縣3份、孟連縣3份、江城縣5份、景谷縣2份、普洱市4份、墨江縣12份、鎮(zhèn)源縣2份、瀾滄縣3份、鎮(zhèn)沅縣1份，西雙版納州12份、景洪市3份、勐?？h12份、勐臘縣11份，玉溪市元江縣1份、新平縣2份，文山州麻栗坡縣1份、富寧縣1份，迪慶州維西縣2份，緬甸1份。141份材料于2021年種植于西雙版納景洪嘎灑鎮(zhèn)水稻種植基地。

1.2 試驗方法

1.2.1 SSR引物及PCR擴增

參考微量DNA提取法［11］對供試材料進行DNA的提取與純化。試驗在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西南作物基因資源與種質(zhì)創(chuàng)制重點實驗室完成。水稻PCR擴增、電泳參考李進波等的方法［12］，PCR擴增總體積為10 μＬ，反應(yīng)體系含有10×PCR Buffer（含Mg2+）10 μＬ，10 μmol/Ｌ dNTP 0.2 μＬ，5 U/μL TaqDNA聚合酶0.1 μL，10 μmol/L 上游、下游引物各0.2 μL，1 μＬ的DNA模板，并利用ddH2O補充至總體積為10 μＬ。反應(yīng)流程共30個循環(huán)。擴增產(chǎn)物在恒壓（8 V/cm）下6%非變性聚丙烯酰胺凝膠中電泳，銀染檢測。選擇分布于水稻全基因組11條染色體上的40對多態(tài)性較好，以及具有秈粳鑒別的SSR標記（由深圳華大科技有限公司合成）［13-18］。

1.2.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計及多樣性指標

本研究的數(shù)據(jù)統(tǒng)計利用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H′）公式：H′=-∑PilnPi計算表型多樣性指數(shù)，利用Excel計算各數(shù)量性狀。每對SSR引物檢測1個位點，每條多態(tài)性帶為1個等位基因，以0、1統(tǒng)計SSR擴增帶型，并建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，在相同遷移率位置上，1代表有條帶，0代表無條帶。本研究主要以http：//www. Gramene.org/網(wǎng)站提供的SSR信息作為參照體系，對數(shù)據(jù)進行記錄，應(yīng)用POPGENE 32統(tǒng)計軟件［19］計算等位基因數(shù)（Na）、有效等位基因數(shù)（Ne）、Neis基因多樣性指數(shù)（He）和Shannon信息指數(shù)（I）［20］，采用SPSS 8.0檢驗Na、Ne、He、I在141份材料中變化的顯著性，用NTSYSpc 2.0［21］計算供試品種的Jaccard遺傳相似系數(shù)矩陣，采用UPGMA法進行聚類分析。

1.2.3 紫色稻種種質(zhì)資源種皮色素含量測定

1.2.3.1 糙米花色素、類黃酮及多酚的提取和含量測定

參考韓磊的方法［22］，將紫色稻種穎果的果皮和種皮小心完整剝下，放入1.5 mL離心管中，每管只放1粒穎果的果皮和種皮。用尖鑷子沿管壁將種皮磨碎，加0.9 mL甲醇，加2滴2 mol/L HCl（以酸化甲醇作對照）；放入 65 ℃ 水浴箱暗保溫1 h。以10 000 r/min離心 2 min，取100 μL上清液，按照穎果顏色由淺至深于分光光度計280 nm（總酚）、325 nm（類黃酮）、530 nm（花色素）、600 nm處測定吸光度。以D530 nm-D600 nm＝0.1作為花色素的單位［23］。

1.2.3.2 花青素的測定

參照馮煦的方法［8］制作標準曲線，取兒茶素2.5 mg加熱溶解，用純水定容至50 mL（即50 μg/mL）。吸標液0、1、2、3、4、5 mL 于5 mL容量瓶中，定容得0、10、20、30、40、50 μg/mL 系列液，再分別吸取0.5 mL不同濃度的標液于10 mL比色管中，加入3 mL 4%香草醛甲醇溶液、1.5 mL 30% HCl溶液，混勻，在20 ℃水浴中放置15 min后，用純水作參比于500 nm處測定吸光度。精密吸取種皮提取液0.5 mL，照標準曲線項下方法測定吸光度，計算花青素的含量［8］。

1.2.3.3 多酚氧化酶的提取和活性測定

以馮煦等的方法［8，24］作為依據(jù)和參考，對多酚氧化酶的活性進行相應(yīng)的提取、測定。取1粒穎果的果皮與種皮，放入1.5 mL離心管。加3滴磷酸緩沖液（pH值5.5），在4 ℃條件下研磨，補充磷酸緩沖液至1 mL，保溫30 min冰箱中提取30 min；加0.4 mL 0.1 mol/L鄰苯二酚（空白為3 mL磷酸緩沖液，無鄰苯二酚），混勻后在35 ℃水浴中反應(yīng)15 min，以 10 000 r/min 離心2 min，取100 μL上清液，在 325 nm 下測定溶液的吸光度。酶活性以每 15 min 吸光度變化0.01為1個單位［8］。

1.2.3.4 苯丙氨酸解氨酶的活性測定

參考葉小利等的方法［25］稍加改動。取1粒穎果的果皮與種皮，放入1.5 mL的離心管，加3滴硼酸緩沖液（pH值8.7），在4 ℃條件下研磨，保溫30 min，補充硼酸緩沖液至1 mL，加0.4 mL 0.02 mol/L苯丙氨酸（對照用硼酸緩沖液，無苯丙氨酸），混勻，30 ℃水浴 30 min，加0.25 mL 5 mol/L HCl停止反應(yīng)，以 10 000 r/min 離心2 min，取100 μL上清液，測定290 nm下吸光度。隔15 min再測1次。酶活性以每15 min吸光度變化0.01為1個單位。

1.2.3.5 酪氨酸酶的活性測定

取1粒穎果的果皮與種皮，放入2 mL 0.2 mol/L硼酸緩沖液（pH值8.0）中，4 ℃研磨，提取30 min后以10 000 r/min離心15 min，取0.1 mL上清液，2 mL 0.05 mol/L磷酸緩沖液（pH值5.5），1 mL 3 mmol/L酪氨酸（對照為磷酸緩沖液），在305 nm下測定溶液的吸光度，然后在30 ℃水浴中保溫15 min，于305 nm下再次測定吸光度，計算前后差值。酶活性以15 min吸光度變化0.01為1個單位［8］。

1.2.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS軟件對試驗數(shù)據(jù)進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 云南紫色米地方稻種資源農(nóng)藝性狀分析

以水稻品種為單位，141份云南紫色米地方稻種的7個農(nóng)藝性狀（穗頸長、株高、穗長、結(jié)實率、千粒重、每穗總粒數(shù)、每穗實粒數(shù)）的平均值、標準差、極差、最小值、最大值、變異系數(shù)及多樣性指數(shù)調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果列于表2。由表2可知，7個主要農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)為16.735%～38.627%，其中，變異系數(shù)最大的是每穗總粒數(shù)，為38.627%，每穗實粒數(shù)次之，為37.045%，調(diào)查的7個農(nóng)藝性狀變異系數(shù)均在10.00%以上，說明這些性狀變異多樣。7個農(nóng)藝性狀的多樣性指數(shù)為0.863～2.085，平均為1.864，其中，以千粒重的最大，為2.085，而結(jié)實率的僅有0.863，為最小， 差異不明顯；除株高、穗長和結(jié)實率小于2.000外，其他4個性狀的多樣性指數(shù)均在2.000以上，可以認為其有較高的多樣性。調(diào)查的7個農(nóng)藝性狀中，每穗實粒數(shù)的極差值最大，每穗實粒數(shù)最多的品種是來自西雙版納州的軟馬紫糯，最少的品種是來自迪慶州的塔城黑谷；各品種株高的極差值僅次于每穗實粒數(shù)，為149.8，株高最大的品種是來自臨滄的毫糯浪，株高最小的品種是來自臨滄的黑糯；穗頸長數(shù)值最大的品種是來自臨滄的紫糯，數(shù)值最小的品種是來自緬甸的旱谷（紫糯）；每穗總粒數(shù)最大的品種是來自西雙版納的尚勇紫糯，數(shù)值最小的品種是來自普洱的接骨糯（黑米糯）；結(jié)實率最大的品種是來自西雙版納的毫干雜，數(shù)值最小的品種是來自西雙版納的紫糯；千粒重數(shù)值最大的品種是來自德宏州的雞血糯，數(shù)值最小的品種是來自德宏州的接骨糯。

2.2 SSR位點多態(tài)性分析

在141個紫米稻種中擴增出條帶的SSR標記共計40對，范圍在90～400 bp之間，共151個等位基因被檢測出來（表3），每個標記平均2.425個，變幅為2～3個，絕大部分標記檢測出2個等位基因。其中，平均檢測到等位基因數(shù)量最多的是10、12號染色體，均為6個，9號染色體次之，為4個，6號染色體最少，為3個，其他染色體為3.3～4.0個，這些檢測到的等位基因分布于11條染色體上。檢測到等位基因最多的標記是RM1，為8個，RM6340次之，為7個，RM5964等10個引物最少，僅為2個。40個SSR標記檢測到的有效等位基因數(shù)平均值為2.425，變幅為2～4，其中檢測到的有效等位基因數(shù)量最多的是RM228、RM1364和RM1375。每個標記的多態(tài)性信息含量平均值為0.709 0，變幅為 0.467 3～1.194 1，其中RM1364、RM228和RM206的多態(tài)性信息含量最高。每個標記的基因型多樣性指數(shù)平均值為1.946 9，變幅為1.411 9～3.106 9，其中最高的是RM228、RM1364和RM206標記（表3）。綜上表明，RM1、RM206、RM228和RM1364是比較理想的評價云南地方紫米品種遺傳相似性的SSR標記。

由表4可知，不同地方（縣/市）品種的等位基因數(shù)、基因多樣性指數(shù)和多態(tài)性信息量（PIC）普遍存在差異，多態(tài)性位點數(shù)量越多的地區(qū)其等位基因總數(shù)也普遍較多，表明云南不同地區(qū)豐富的紫米資源其遺傳多樣性差異較大。

2.3 聚類分析

根據(jù)遺傳相似值矩陣， 將141份水稻種質(zhì)進行UPGMA聚類分析，得到相應(yīng)聚類圖（圖1），在0.45水平的遺傳相似系數(shù)上，參試品種聚為2個類群。

類群Ⅰ包含46份材料，主要特征為植株高、穗長、結(jié)實率高。類群Ⅰ在遺傳相似系數(shù)為0.625的水平上可以再分成Ⅰ-1和Ⅰ-2這2個小類。類群Ⅰ-1有8份材料，包括普洱市材料3份（毫干、黑糯、紫谷），西雙版納州材料4份（毫干、旱紫糯、黑糯等），臨滄州材料1份（黑糯）。類群Ⅰ-2有38份材料，包括保山市材料1份（黑團糯），楚雄州材料1份（黑節(jié)糯），德宏州材料3份［紫糯、雞血糯（重名）］，紅河州材料6份［紫糯谷（重名）、太陽寨紫米、紫糯（重名）、箐口紫糯］，臨滄市材料4份［俄丙弄、紫糯（重名）、紫糯米］，普洱市材料7份［紫糯（重名）、紫糯谷、小黑糯、接骨糯、紫谷、紫糯米］，西雙版納州材料16份［弄紫9號、紫谷（重名）、接骨糯、黑皮糯、榜秧谷、紫糯（國南）、黑籽糯、紫糯（重名）、黑糯米、haopai、花殼黑糯米、紫米］。

類群Ⅱ包含95份材料，類群Ⅱ在遺傳相似系數(shù)為0.58的水平上可以再分成Ⅱ-1、Ⅱ-2和Ⅱ-3這3個小類。類群Ⅱ-1有92個品種，其中保山市1份（紫糯），楚雄州2份（黑結(jié)糯、紫糯谷），德宏州16份［毫比相（重名）、毫必相、毫比相弄、紫糯、傣龍紫糯、毫糯必相、雞血糯、黑糯谷、黑糯米、紫糯谷、接骨糯］，紅河州12份［紫谷（重名）、紫米（重名）、灰糯、紫糯、紫糯谷、干略泥瑪紫糯］，臨滄市12份［毫糯浪、毫楞哄（二）、豪糯瑯、豪相干、黑糯、大黑谷、紫糯、黑糯（重名）］，普洱市23份［黑紫糯、阿佤來紫糯谷、接骨糯、紫谷、紫糯（重名）、紫糯（一）、紫糯（二）、山紫糯谷］，文山州2份（糯血谷、甸谷），西雙版納州18份［接骨糯、毫干、香紫糯、灰皮紫糯、紫米，西雙版納州景洪縣的紫谷，西雙版納州勐?？h的紫糯、紫糯稻、黑糯米、毫干雜，西雙版納州勐臘縣的香紫糯（切更納-哈尼語）、尚勇紫糯、軟馬紫糯、紫糯、紫糯（水稻）、特黑糯米（旱稻）］，玉溪市3份（老廠紫糯米、接骨糯、紫谷）；迪慶州2份（塔城黑谷、老黑谷）；緬甸1份（旱谷）。類群Ⅱ-2有2個品種，是來自德宏州的毫必相和西雙版納州的黑米糯。類群Ⅱ-3有1個品種，來自普洱市的芒子谷（二）。

2.4 紫米種皮色素各成分及色素合成酶活性結(jié)果

由表5可知，云南地方不同品種的紫米種皮中總酚、類黃酮含量的離散程度較低，含量基本相同；總酚含量最高的是來自德宏州路西縣的紫糯，最低的是毫比相，類黃酮含量最高的是西雙版納州勐臘縣的香紫糯（切更納-哈尼語），最低的是普洱縣的紫糯。其次，紫米種皮中花色素含量和酪氨酸酶活性有所差異，但離散程度不大；花色素含量最高的是紅河州紅河縣的紫谷糯，最低的普洱市西盟縣阿佤來紫糯谷，酪氨酸酶活性最高的是德宏州西盟縣的接骨糯，而多酚氧化酶活性、苯丙氨酸酶活性、花青素含量的離散程度相當(dāng)大，不同品種中其含量有較大差異，其中多酚氧化酶活性、苯丙氨酸酶活性最強的分別是西雙版納州勐海縣的榜秧谷和西雙版納州景洪市紫谷。

由表6可以看出，云南地方紫米種皮中總酚、類黃酮、花青素含量之間具有極顯著相關(guān)性（Plt;0.01），但花色素的含量與總酚、類黃酮、花色素含量之間的相關(guān)性不顯著。

由表7可以看出，云南地方紫米種皮中總酚、類黃酮、花青素和花色素含量與苯丙氨酸酶的活性并未呈現(xiàn)出顯著相關(guān)， 而總酚、類黃酮、花青素的含量與酪氨酸酶活性呈負相關(guān)，總酚、類黃酮、花青素與多酚氧化酶的活性達顯著或極顯著相關(guān)，但花色素含量與多酚氧化酶、酪氨酸酶的活性之間呈負相關(guān)。

3 結(jié)論與討論

有色稻米是一類特異水稻種質(zhì)資源，主要由不同色素沉積在水稻種子的種皮內(nèi)而形成［26-27］，人們在進食有色稻米的同時可補充人體所需的物質(zhì)元素，具有提高人體免疫力以及預(yù)防疾病等功效。隨著人們對食品保健功能要求的不斷提高，有色米作為一種既天然健康又營養(yǎng)豐富的食物，相關(guān)研究工作也迅速開展［28］。

3.1 云南不同州（市）紫色種皮稻種資源的農(nóng)藝性狀的差異

云南擁有我國3種野生稻、2個秈粳亞種栽培稻及六大生態(tài)群，是我國稻種資源最大的遺傳和生態(tài)多樣性中心，也是優(yōu)異稻種最富集的地區(qū)［28］。目前對云南紫色地方品種資源的農(nóng)藝特征特性和遺傳多樣性還未有較為完整的研究報道［29］，本研究收集141份云南紫色米地方稻種資源，分別來源于云南省11個地州40多個縣市，海拔高度從425 m到 2 300 m 不等。本研究利用7個表型性狀對紫色種皮稻種進行農(nóng)藝性狀調(diào)查分析，同時根據(jù)遺傳相似值矩陣進行聚類分析，發(fā)現(xiàn)各紫米品種在不同縣（市）和州（市）間各性狀的差異明顯，在相同縣（市）和州（市）間的各品種紫米資源性狀差異也較大，因此推測海拔高度并不是造成紫米資源性狀差異的主要因素，同時正是由于地方紫米品種的性狀差異豐富性，使得這類資源具有重要的利用價值，尤其是在水稻種質(zhì)研究創(chuàng)新方面［30］。

3.2 云南不同州（市）紫色種皮稻種資源的遺傳多樣性差異

種質(zhì)評價和利用的基礎(chǔ)就是研究遺傳多樣性，可以揭示物種間的遺傳差異，有利于基因資源的發(fā)掘［31］。前人多以選育品種、地方稻種、抗病抗蟲品種為遺傳多樣性研究樣本。劉承晨等利用118對SSR分子標記對47份收集于云南哈尼梯田的水稻材料進行多態(tài)性檢測并進行遺傳多樣性分析［32］；張科等將73份常規(guī)審定水稻品種用62個SSR標記進行遺傳多樣性分析［33］。而國內(nèi)外關(guān)于紫色種皮稻種資源遺傳多樣性的研究少之又少。本研究用40對SSR標記分析141個紫米稻種的遺傳多樣性，所得到的遺傳多樣性數(shù)據(jù)包括有效等位基因數(shù)、等位基因數(shù)、多態(tài)性位點數(shù)量、基因多樣性指數(shù)等，為紫色種皮稻種資源的遺傳多樣性研究作出了貢獻。本研究中利用云南重要的稻種資源紫米種質(zhì)檢測SSR等位基因多樣性表明，在滇東南和滇西南地區(qū)紫米種質(zhì)中，多態(tài)性位點數(shù)量越多的地區(qū)其等位基因總數(shù)也普遍較多，具有較為豐富的基因和遺傳多樣性。同時，一些紫米資源中可能還具有罕見的變異或新的等位基因，并且不同州（市）所檢測到的等位基因個數(shù)有差異，具有重要的利用價值。

3.3 有色米種皮色素各成分的關(guān)系

有研究指出，蘋果、葡萄、梨、李等植物中花色素、類黃酮及其他色素構(gòu)成成分含量在同一物種的不同品種間存在差異［34］。紫米作為一類特殊有色稻種資源，探究不同品種有色稻米的色素成分關(guān)系有助于理解色素成分與有色米種的關(guān)系，發(fā)掘云南優(yōu)異紫色種皮地方種質(zhì)資源。本研究結(jié)果顯示，不同品種的紫米籽粒種皮中均含有總酚、類黃酮、花青素和花色素4種色素成分。在紫米中總酚、類黃酮、花青素含量之間具有極顯著的相關(guān)關(guān)系；但在紫米中花色素含量與總酚、類黃酮、花色素含量的相關(guān)性不顯著，說明在紫米中花色素含量在種皮顏色形成過程中與其他色素關(guān)系不密切，存在有其他機制，需要進一步研究。另外，湯翠鳳等研究發(fā)現(xiàn)，紫米谷粒中類黃酮含量高于紅米，紅米又大幅度高于白米［30］。本研究同樣發(fā)現(xiàn)，紫米中的類黃酮含量平均值較高，總酚含量最高的是來自德宏州路西縣的紫糯，類黃酮含量最高的是西雙版納州勐臘縣的香紫糯（切更納-哈尼語），花色素含量最高的是紅河州紅河縣的紫谷糯，說明花青素和類黃酮在紫米種皮中大量存在，與紫米的顏色沉積密切相關(guān)?；ㄇ嗨睾皖慄S酮是水稻籽粒種皮的主要成色物質(zhì)，但還需進一步研究證實水稻籽粒種皮色澤的差異是否與其含量變化有關(guān)。

3.4 有色種皮色素與色素合成酶相關(guān)關(guān)系

影響苯丙烷類代謝的限速酶和關(guān)鍵酶是苯丙氨酸解氨酶（PAL）。反式肉桂酸、芥子酸、阿魏酸、香豆酸等是苯丙烷類途徑生成的中間產(chǎn)物，可進一步轉(zhuǎn)化為香豆素、綠原酸等，進而再通過其他途徑轉(zhuǎn)化為木脂素、黃酮等次生代謝產(chǎn)物［8］。PAL的活性與這些產(chǎn)物的含量具有密切的相關(guān)性［35］。但在本試驗中紫米種皮中總酚、類黃酮、花青素含量與苯丙氨酸解氨酶的活性相關(guān)性都不顯著，或呈負相關(guān)，本研究結(jié)果與前人的研究結(jié)果［8］不一致。這可能是因為紫色稻種中除了經(jīng)PAL的催化合成許多次生代謝物質(zhì)，應(yīng)該存在有其他途徑合成了這些次生代謝物。紫米中總酚、類黃酮和花色素含量的平均值較為相近，但花青素含量平均值（176.62 g/L）明顯高于紅米的花青素含量平均值（134.876 g/L，數(shù)值未發(fā)表），紫米中苯丙氨酸酶酶活性平均值［5 U/（g·h）］也高于紅米［1 U/（g·h），數(shù)值未發(fā)表］，這一結(jié)果又從一定程度上反映了紫米種皮中本身存在的花青素和苯丙氨酸酶的酶活性都比紅米高，但是這個機制如何，還需要進一步深入研究。

酪氨酸酶作為多酚氧化酶的一種，其活性在植株幼嫩及生長旺盛期最高［36］。在本研究中，酪氨酸酶活性最高的是德宏州西盟縣的接骨糯，紫米中各色素成分的含量與酪氨酸酶活性呈負相關(guān)，這與前人在小麥籽粒中的研究結(jié)果［8］較為一致。而且紫米中酪氨酸酶酶活平均值［1 U/（g·h）］低于紅米的酶活平均值［2 U/（g·h），數(shù)值未發(fā)表］，說明在成熟的（休眠的）紫米種皮中的酪氨酸酶活性已經(jīng)較紅米明顯下降，這個差異的存在是否與其他途徑相關(guān)有待繼續(xù)探討。

多酚氧化酶（PPO）是由核基因編碼能與銅相結(jié)合的金屬蛋白酶，它在植物、真菌和昆蟲質(zhì)體中普遍存在。但是，由于酚類物質(zhì)和多酚氧化酶在正常組織內(nèi)細胞中呈區(qū)域性分布，因此植物體內(nèi)大多數(shù)多酚氧化酶的活性都是潛在的［37］。在本研究中，紫米種皮中總酚、類黃酮、花青素含量與多酚氧化酶的活性呈顯著或極顯著相關(guān)。多酚氧化酶活性、苯丙氨酸酶活性最強的分別是西雙版納州勐?？h的榜秧谷和西雙版納州景洪市紫谷，這也進一步驗證了造成紫米種皮顏色較大差異與多酚氧化酶的活性大小密切相關(guān)，在有色米中多酚氧化酶的活性高才能快速催化底物形成多種酚類及黃酮類終產(chǎn)物。酶活性高，催化形成的酚類及黃酮類物質(zhì)多，在種皮細胞中沉積的色素越多，種皮顏色就越深。在成熟的籽粒中，種皮中的PAL活性明顯高于PPO和酪氨酸酶的活性，因此，本研究認為PPO活性的差異引起了收獲后籽粒中種皮色澤的差異，而起到輔助作用的是PAL和酪氨酸酶。

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