摘要：類(lèi)黃酮3′-羥化酶（F3′H）是植物黃酮類(lèi)化合物中的花青素和原花青素合成代謝中的關(guān)鍵酶，在植物的花色和果色修飾、抗逆、抗病蟲(chóng)等方面有重要作用。大麥（Hordeum vulgare L.）富含黃酮物質(zhì)，具有保健功效，對(duì)大麥F3′H基因進(jìn)行相關(guān)研究對(duì)培育富含黃酮物質(zhì)的藥食兩用大麥品種有重要意義。介紹了F3′H的發(fā)現(xiàn)歷程以及在花青素和原花青素合成途徑中的作用；在基因?qū)用娴南嚓P(guān)研究中，已有多種植物的F3′H基因被克隆出來(lái)，部分研究對(duì)該基因的形成以及進(jìn)化歷程進(jìn)行了分析，部分研究揭示了與F3′H基因相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子以及其在不同部位、不同外界環(huán)境條件脅迫下的表達(dá)情況；在部分植物中F3′H基因的表達(dá)可提高植物對(duì)逆境脅迫以及部分病蟲(chóng)害的抵抗能力；大麥中黃酮合成途徑中的相關(guān)結(jié)構(gòu)基因基本都已被克隆出來(lái)，F(xiàn)3′H基因是其中較晚被克隆出來(lái)的，該基因已有多個(gè)變體從一些大麥品種中被克隆出來(lái)并進(jìn)行了相關(guān)研究，這些研究對(duì)培育富含黃酮的大麥品種具有重要意義。

關(guān)鍵詞：類(lèi)黃酮3′-羥化酶（F3′H）；黃酮；代謝；大麥（Hordeum vulgare L.）

中圖分類(lèi)號(hào)：S512.3;Q946.5" " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2025）03-0029-07

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2025.03.005 開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Research progress of flavonoid 3′-hydroxylase and its applications in barley

ZHAO Wei1，2，JING Xing-huai1，2，YANG Tao1，CHEN Jia1，PU Xiao-ying1，YANG Xiao-meng1，

LI E-xian1，LI Xia1，YANG Li-e1，ZENG Ya-wen1

（1.Institute of Biotechnology and Germplasm Resources， Yunnan Academy of Agricultural Sciences， Kunming" 650205， China;

2.Pu’er University ， Pu’er" 665000， Yunnan， China）

Abstract： Flavonoid 3′-hydroxylase （F3′H） is a key enzyme in the biosynthetic pathway of anthocyanins and proanthocyanidins in plant flavonoids， playing a crucial role in modifying flower and fruit colors， as well as enhancing stress resistance and pest resistance in plants. Barley （Hordeum vulgare L.） is rich in flavonoids and possesses health-promoting properties， and research on the F3′H gene in barley is significant for the development of medicinal and edible barley varieties rich in flavonoids. This review briefly introduced the discovery history of F3′H and its role in the biosynthetic pathway of anthocyanins and proanthocyanidins. At the genetic level， the F3′H gene had been cloned from various plants. Some studies have analyzed the formation and evolutionary history of this gene， while others have revealed the transcription factors associated with F3′H and its expression patterns in different tissues and under various environmental stress conditions. In some plants， the expression of the F3′H gene could enhance resistance of plants to stress and some pests and diseases. In barley， most of the structural genes involved in the flavonoid biosynthetic pathway have been cloned， with F3′H being one of the later genes to be cloned. Currently， multiple variants of this gene have been cloned and studied from several barley varieties， and these studies are of great significance for the future breeding of barley varieties rich in flavonoids.

Key words：flavonoid 3′-hydroxylase（F3′H）; flavone; metabolism; barley（Hordeum vulgare L.）

類(lèi)黃酮3′-羥化酶（F3′H）屬細(xì)胞色素P450亞家族，是植物黃酮類(lèi)化合物中花青素和原花青素合成代謝中的關(guān)鍵酶，能催化二氫山奈酚的B環(huán)3′位置羥基化生成二氫槲皮素，隨后在其他酶的作用下生成槲皮素、原花青素和花青素[1-4]。其活性首次發(fā)現(xiàn)于纖細(xì)單冠菊（Happloppapus gracilis）培養(yǎng)細(xì)胞提取的微粒體中[5]，后在矮牽牛中第一次提取出F3′H基因的全長(zhǎng)[3]。研究表明，F(xiàn)3′H在植物花和果實(shí)顏色修飾、抗逆性、抗病蟲(chóng)方面有重要作用[4]。大麥（Hordeum vulgare L.）是繼水稻、玉米、小麥之后的世界第四大禾谷類(lèi)作物，其中70%被用作飼料、16%用于釀造行業(yè)，其余的14%則用于食品和醫(yī)藥領(lǐng)域[6]。大麥中富含多種活性成分，包括β-葡聚糖、酚類(lèi)、黃酮類(lèi)及活性多肽等，在保健品、藥品等方面的開(kāi)發(fā)有很大潛力[7]。其中的黃酮類(lèi)化合物，特別是花青素和原花青素，是國(guó)際上公認(rèn)的清除人體內(nèi)自由基最有效的天然抗氧化劑，其具有的抗炎、抗癌、預(yù)防糖尿病、防治肝損傷、抗氧化應(yīng)激等功能引起了人們的廣泛關(guān)注[8]。在大麥花青素和原花青素合成代謝中涉及到多種酶的參與，對(duì)編碼這些酶蛋白基因的研究也成為大麥相關(guān)研究的熱點(diǎn)。而在大麥花青素和原花青素生物合成的結(jié)構(gòu)基因中，F(xiàn)3′H和F3′5′H基因家族的相關(guān)研究較少。

1 F3′H概述

類(lèi)黃酮3′-羥化酶是花青素生物合成過(guò)程中的關(guān)鍵酶，屬于細(xì)胞色素P450單加氧酶，可對(duì)多種依賴(lài)NADPH的底物進(jìn)行催化氧化[1，2，4]。類(lèi)黃酮3′-羥化酶的活性首次發(fā)現(xiàn)于纖細(xì)單冠菊（Happloppapus gracilis）培養(yǎng)細(xì)胞提取的微粒體中[5]。F3′H是與細(xì)胞色素P450其他同家族成員相聯(lián)系的膜復(fù)合體，很難被分離；在植物中，通過(guò)對(duì)比用大量與P450類(lèi)似的序列找出與P450s家族高度同源的保守區(qū)，并以此為基礎(chǔ)克隆出F3′H基因，這是相當(dāng)困難的任務(wù)[9-11]。此外，該基因還存在提取含量低、容易被降解等問(wèn)題，這也是整個(gè)P450基因家族在提取過(guò)程中的最大困難。隨著PCR技術(shù)的不斷發(fā)展，人們才逐漸看到從植物中分離出F3′H基因的可能。直到1999年，才首次從矮牽牛（Petunia hybrida）得到F3′H的cDNA全長(zhǎng)并被鑒定屬于CYP75B2家族[3，11]。在隨后的研究中，人們又在紫蘇子[Perilla frutescens （L.） Britt.]、大豆[Glycine max （L.） Merr.]、葡萄（Vitis vinifera L.）、菊花（Chrysanthemum×morifolium Ramat）、甘薯[Dioscorea esculenta （Lour.） Burkill]等植物中相繼得到了F3′H基因[12]。從20世紀(jì)至今仍有不少?gòu)钠渌参锂?dāng)中克隆出F3′H基因的報(bào)道，可見(jiàn)對(duì)F3′H基因的研究一直是人們關(guān)注的課題。而對(duì)該基因的相關(guān)研究方向集中在花色和果色修飾、基因的克隆和表達(dá)分析、對(duì)外界環(huán)境的響應(yīng)、抗病蟲(chóng)、抗逆等方面[4]。

2 F3′H參與花青素和原花青素的合成代謝

花青素賦予了花和果實(shí)豐富顏色的同時(shí)也賦予了這些植物很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，對(duì)于提高作物的經(jīng)濟(jì)價(jià)值有重要意義。F3′H是由二氫堪非醇（DHK）合成花青素途徑中的第一個(gè)關(guān)鍵酶，植物花青素的合成代謝可分為以下3個(gè)階段（圖1）。第一階段是苯丙氨酸經(jīng)過(guò)苯丙氨酸裂解酶（PAL）、肉桂酸羥化酶（C4H）、4-香豆酸輔酶A連接酶（4CL）生成香豆酰輔酶A（香豆酰-CoA），同時(shí)乙酸在乙酰輔酶A連接酶（ACL）和乙酰輔酶A羧化酶（ACC）的作用下生成丙二酰輔酶A（丙二酰-CoA）[13]。第二階段是香豆酰-CoA和丙二酰-CoA在查爾酮合成酶（CHS）、查爾酮異構(gòu)酶（CHI）、黃烷酮3-羥化酶（F3H）作用下生成二氫山奈酚（DHK），二氫山奈酚在類(lèi)黃酮3′-羥化酶（F3′H）和類(lèi)黃酮3′，5′-羥化酶（F3′5′H）作用下生成二氫槲皮素（DHQ）和二氫楊梅素（DHM），或者在二氫黃酮醇4-還原酶（DFR）、花青素合成酶/無(wú)色花青素雙加氧酶（ANS/LDOX）和類(lèi)黃酮3-O-葡糖基轉(zhuǎn)移酶/氧甲基轉(zhuǎn)移酶（UFGT/OMT）作用下直接生成天竺葵素-3-葡萄糖苷[14]。第三階段是生成的二氫槲皮素和二氫楊梅素在二氫黃酮醇4-還原酶（DFR）、花青素合成酶/無(wú)色花青素雙加氧酶和類(lèi)黃酮3-O-葡糖基轉(zhuǎn)移酶/氧甲基轉(zhuǎn)移酶作用下生成相應(yīng)的花色苷，最后在甲基轉(zhuǎn)移酶（MT）等酶的轉(zhuǎn)化下生成更穩(wěn)定的花青素[15]。此外F3′H還參與到原花青素的合成代謝當(dāng)中，F(xiàn)3′H參與途徑中的無(wú)色矢車(chē)菊素和矢車(chē)菊素分別在無(wú)色花青素還原酶（LAR）和花青素還原酶（ANR）的作用下生成兒茶素和表兒茶素，最終聚合成原花青素[16]。

3 F3′H基因相關(guān)研究

3.1 F3′H基因序列研究

F3′H基因已經(jīng)在多種植物中被發(fā)現(xiàn)。有學(xué)者從甘藍(lán)型油菜中克隆出F3′H基因，全長(zhǎng)3 038 bp，包含3個(gè)內(nèi)含子，與已知的F3′H基因特別是擬南芥的F3′H具有高度同源性[17]。從山葡萄中克隆出的F3′H基因全長(zhǎng)1 844 bp，屬于P450超基因家族， 不包含信號(hào)肽[18]。梁明煒等[2]以新彩棉5號(hào)（XC-5）纖維為材料分離得到了2個(gè)F3′H基因的全長(zhǎng)cDNA 序列，長(zhǎng)度分別為1 761 bp和1 892 bp，它們均含有" " "1個(gè)97～1 629 bp、長(zhǎng)度為1 533 bp的開(kāi)放閱讀框，能夠編碼510個(gè)氨基酸[19]。李雙江等[19]從苦蕎中克隆出1個(gè)含有1 470 bp開(kāi)放閱讀框架的F3′H基因，能夠編碼489個(gè)氨基酸，編碼的蛋白質(zhì)屬于細(xì)胞色素P450家族。李爽等[20]從3種龍血樹(shù)中克隆得到的F3′H基因的DNA序列大小分別為1 824、1 820、" " "1 824 bp，cDNA序列大小均為1 533 bp，其中存在" " 1個(gè)大小為291/287 bp的內(nèi)含子序列，這與此前NCBI報(bào)道的序列MG675627完全一致，所用的3種龍血樹(shù)的F3′H基因編碼區(qū)序列高度同源，達(dá)99.57%。吳紅松等[21]利用cDNA末端快速克隆技術(shù)分別擴(kuò)增3′端和5′端，得到了松果菊F3′H基因的cDNA，其開(kāi)放閱讀框長(zhǎng)度為1 533 bp，編碼510個(gè)氨基酸，通過(guò)系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)分析發(fā)現(xiàn)其與非洲菊雜交種和菊花具有高度同源性。從3種石榴品種中得到的3個(gè)PgF3′H成員均含有保守結(jié)構(gòu)域 CYP75B，具有較保守的基因結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)其順式作用元件和表達(dá)情況分析，發(fā)現(xiàn)其中2個(gè)F3′H基因可能受光和生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的調(diào)節(jié)[22]。

3.2 F3′H基因進(jìn)化分析

相關(guān)研究表明，F(xiàn)3′H和F3′5′H基因之間的分化發(fā)生在1.29億年前，早于單子葉植物和雙子葉植物物種的出現(xiàn)。F3′H拷貝大約發(fā)生在8 000萬(wàn)年前；F3′5′H在進(jìn)化歷程中至少發(fā)生了3次復(fù)制事件，分別在9 100萬(wàn)、3 600萬(wàn)和800 萬(wàn)年前[23]。從分子演化角度來(lái)看，F(xiàn)3′H基因可以劃分為Ⅰ和Ⅱ兩個(gè)主要類(lèi)群，其中第Ⅰ大類(lèi)又分為ⅠA、ⅠB、ⅠC三類(lèi)[11]。胡利宗等[24]利用生物信息學(xué)手段對(duì)矮牽牛、擬南芥、高粱等已知的F3′H基因的序列及演化特性進(jìn)行系統(tǒng)分析，發(fā)現(xiàn)F3′H基因外顯子數(shù)變異范圍為2～7，根據(jù)外顯子數(shù)量將所分析的F3′H基因分為3類(lèi)，包括2個(gè)外顯子類(lèi)型、3個(gè)外顯子類(lèi)型、4～7個(gè)外顯子類(lèi)型，雖然變異長(zhǎng)度相對(duì)較大但相位比較保守，每個(gè)物種中F3′H都沒(méi)有顯著的擴(kuò)增，而多倍體物種中一般都有2個(gè)以上的成員，且各成員間的微共線性很好，旁系同源基因受功能限制的程度較低，并且比直系同源基因進(jìn)化快。Jia等[25]對(duì)12種常見(jiàn)的單子葉植物進(jìn)行了全基因組調(diào)查并選出了44個(gè)F3′H基因的候選基因，全基因組調(diào)查、系統(tǒng)發(fā)育、進(jìn)化動(dòng)力學(xué)和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)建模分析的結(jié)果顯示，單子葉植物F3′Hs（F3′H基因變體）經(jīng)歷了揮發(fā)性譜系特異性基因復(fù)制和基因丟失事件，認(rèn)為在單子葉植物的共同祖先中進(jìn)行基因復(fù)制后，單子葉植物F3′H已經(jīng)進(jìn)化成2個(gè)獨(dú)立的譜系（Mono_F3′H Ⅰ類(lèi)和Ⅱ類(lèi)）。單子葉植物F3′HⅡ類(lèi)功能分化受到陽(yáng)性自然選擇的影響，作用于幾個(gè)特定的氨基酸位點(diǎn)。SRS6中這些選定位點(diǎn)和其他位點(diǎn)的氨基酸取代顯示出對(duì)F3′H底物結(jié)合具有重要的影響，并可能有助于F3′HⅠ類(lèi)功能酶對(duì)圣草酚5′-羥基化活性的募集。此外，還觀察到F3′HⅠ類(lèi)和Ⅱ類(lèi)之間的轉(zhuǎn)錄差異[25]。

3.3 F3′H基因的表達(dá)特性

花瓣和果實(shí)是F3′H基因表達(dá)的常見(jiàn)部位，在對(duì)矮牽?；ò甑难芯恐邪l(fā)現(xiàn)除花瓣外，F(xiàn)3′H基因在子房、花萼、花梗、花藥等花的其他部位也有表達(dá)，在花的發(fā)育過(guò)程中花冠生長(zhǎng)時(shí)該基因的表達(dá)水平達(dá)最高，隨著后續(xù)發(fā)育的進(jìn)行，F(xiàn)3′H基因在花中的表達(dá)水平逐漸降低，最終在花完全發(fā)育成熟后不再表達(dá)[3]。山葡萄花色苷表達(dá)的相關(guān)研究顯示，在果實(shí)的整個(gè)發(fā)育過(guò)程中，F(xiàn)3′H基因在果實(shí)未著色時(shí)的表達(dá)水平最低，在果實(shí)有5%著色后表達(dá)水平開(kāi)始提高，在果實(shí)有50%著色時(shí)表達(dá)迅速增強(qiáng)，最終在果實(shí)完全著色時(shí)表達(dá)最強(qiáng)烈[26]。除了花和果實(shí)外，該基因在植物的其他部位也有表達(dá)。黃文坤等[27]的研究表明，在紫荊澤蘭的根、莖、葉中都有F3′H基因的表達(dá)；Castellarin等[28]從葡萄中克隆出了4個(gè)F3′H基因，發(fā)現(xiàn)其在根中均有表達(dá)，其中2個(gè)基因還在莖、葉、花、種子中有表達(dá)。轉(zhuǎn)錄因子對(duì)F3′H基因的表達(dá)也有一定影響。周晨露[29]在對(duì)轉(zhuǎn)錄因子Ant1和Ant2調(diào)控大麥子?；ㄇ嗨睾铣傻难芯恐邪l(fā)現(xiàn)，2個(gè)轉(zhuǎn)錄因子中僅有1個(gè)在愈傷組織當(dāng)中進(jìn)行過(guò)表達(dá)時(shí)會(huì)出現(xiàn)CHI和F3′H表達(dá)水平上調(diào)的情況。轉(zhuǎn)錄因子TTG1也可以調(diào)節(jié)F3′H基因的表達(dá)，通過(guò)構(gòu)建TTG1依賴(lài)的bHLH四重突變體發(fā)現(xiàn)該基因在bHLH和ttg1多重突變的擬南芥苗中會(huì)出現(xiàn)下調(diào)表達(dá)的情況，同時(shí)還檢測(cè)到該基因在bHLH功能遺失的突變體苗中的表達(dá)是野生型中的30%，據(jù)此認(rèn)為F3′H基因是由依賴(lài)TTG1和不依賴(lài)TTG1的雙重機(jī)制調(diào)節(jié)的[4，30]。此外，氮脅迫會(huì)顯著影響F3′H基因的表達(dá)，在缺氮條件下一些植物的F3′H基因會(huì)優(yōu)先表達(dá)，從而使植物中積累天竺葵色素和矢車(chē)菊色素[31，32]。

3.4 外界環(huán)境對(duì)F3′H基因表達(dá)的影響

F3′H基因的表達(dá)受到外界環(huán)境因子的影響，隨著外界環(huán)境的變化F3′H基因的表達(dá)也會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的變化。根據(jù)已有的研究結(jié)果來(lái)看，影響F3′H基因表達(dá)的環(huán)境因子主要有水、溫度、聲波、微生物作用、鹽等[11，19，33-39]（表1）。此外，外源植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑以及蔗糖含量的提高也會(huì)影響F3′H基因的表達(dá)。

4 F3′H在抗逆抗病蟲(chóng)方面的研究

F3′H作為類(lèi)黃酮合成途徑中的關(guān)鍵酶，在植物抵御逆境上有重要的作用。劉艷玲[12]利用NaCl、ABA和H2O2處理擬南芥和小麥后發(fā)現(xiàn)，其F3′H基因的表達(dá)量都出現(xiàn)明顯的下調(diào)，山奈酚和槲皮素的含量顯著升高，并且山奈酚和槲皮素間的動(dòng)態(tài)平衡向山奈酚偏移，且通過(guò)構(gòu)建擬南芥F3′H過(guò)表達(dá)株系，發(fā)現(xiàn)山奈酚和槲皮素的動(dòng)態(tài)平衡向槲皮素偏移，此時(shí)植物逆境脅迫的耐受能力減弱，說(shuō)明F3′H基因提高植物抗逆能力的機(jī)制主要是通過(guò)調(diào)節(jié)山奈酚和槲皮素間的動(dòng)態(tài)平衡來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在抗病蟲(chóng)方面，Sun等[40]在對(duì)水稻稻飛虱抗性的研究中發(fā)現(xiàn)了一種新的轉(zhuǎn)錄阻遏復(fù)合物MYB22-TOPLESS-HDAC1，其通過(guò)F3′H的轉(zhuǎn)錄阻抑協(xié)同正向調(diào)節(jié)水稻對(duì)褐飛虱的抗性，具體的作用機(jī)制是MYB22通過(guò)EAR基序與TOPLESS相互作用，并將HDAC1募集到F3′H的啟動(dòng)子并抑制其轉(zhuǎn)錄。Schuler[41]的研究發(fā)現(xiàn)，在甜橙苯丙素途徑的類(lèi)黃酮生物合成分支中，F(xiàn)3′H將四羥基查爾酮的異構(gòu)化形式柚皮素轉(zhuǎn)化為圣草酚，將二氫山奈酚轉(zhuǎn)化為二氫槲皮素，將山奈酚轉(zhuǎn)變?yōu)殚纹に?，而羥基化的圣草酚可有效抑制棉鈴蟲(chóng)的生長(zhǎng)。炭疽病是禾本科常見(jiàn)的一種由真菌引起的侵染性病害，從苗期到成株期均可染病，對(duì)高粱、玉米等禾本科農(nóng)作物的危害極大。高粱植株被高粱炭疽病分生孢子攻擊后在真菌感染部位的葉片表皮細(xì)胞中會(huì)產(chǎn)生紅褐色色素，經(jīng)過(guò)質(zhì)譜法鑒定為3-脫氧花青素，3-脫氧花青素包括木犀草素、5-甲氧基木犀草素、芹菜素和阿拉伯糖基5-O-芹菜素的咖啡酸酯，這些化合物在細(xì)胞包涵體中積累，包涵體向真菌滲透部位遷移，然后釋放其內(nèi)容物，殺死真菌和合成這些化合物的細(xì)胞，高粱在受到真菌攻擊后會(huì)刺激3-脫氧花青素的合成，F(xiàn)3′H、CHS、DFR會(huì)在24 h內(nèi)被誘導(dǎo)并合成芹菜素和木犀草素等植物抗毒素[42]。在高粱中F3′H的表達(dá)負(fù)責(zé)木犀草素的合成，因此該基因的表達(dá)水平對(duì)確定感染高粱芽孢桿菌的高粱葉片的顏色變化至關(guān)重要[43]。

5 大麥黃酮合成相關(guān)酶以及大麥中F3′H的鑒定

大麥在遺傳學(xué)和育種領(lǐng)域有著廣泛的研究?jī)r(jià)值，但由于大麥基因組較大（大于5 Gbp，約為水稻的12倍），在分子生物學(xué)和基因組學(xué)上的研究一直受到限制[44]。2012年10月17日，國(guó)際大麥測(cè)序聯(lián)盟（IBSC）在Nature上公布了較為完善的大麥基因組測(cè)序圖譜[45]，為大麥基因組輔助研究和作物改良提供了新平臺(tái)。2017年4月27日，大麥基因組的研究又取得重大進(jìn)展，通過(guò)綜合運(yùn)用多種先進(jìn)的測(cè)序和組裝技術(shù)，組裝出包含4.79 Gbp的大麥高質(zhì)量參考基因組序列，有效地拓寬了大麥日趨狹窄的基因庫(kù)[46]。綜上，與水稻等作物相比，大麥在基因方面的研究是滯后的。隨著黃酮化合物在各種植物的研究中成為熱點(diǎn)，一些大麥研究者的目光轉(zhuǎn)向了大麥黃酮合成途徑中各類(lèi)酶結(jié)構(gòu)基因的研究（表2）[23，47-53]。

早在20世紀(jì)大多數(shù)黃酮合成途徑中的酶結(jié)構(gòu)基因已被鑒定出來(lái)，而大麥的F3′H基因在經(jīng)歷了很長(zhǎng)時(shí)間后才從大麥中被鑒定出來(lái)。但在大麥中觀察到F3′H蛋白活性的時(shí)間較早。1991年在對(duì)大麥類(lèi)黃酮生物合成途徑中的基因酶關(guān)系的研究中證實(shí)了F3′H的活性，當(dāng)時(shí)的研究人員將NADPH添加到測(cè)定混合物中，使用14C柚皮素作為底物，標(biāo)記的柚皮素有5%～10%轉(zhuǎn)化為圣草酚，在野生型大麥及ant17、ant18和ant19突變體的蛋白質(zhì)提取物中顯示出類(lèi)黃酮3′-羥化酶活性[54]。SHOEVA 等[53]在對(duì)有色大麥類(lèi)黃酮合成途徑的調(diào)控研究中，用基于NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中發(fā)現(xiàn)的大麥預(yù)測(cè)F3′H序列設(shè)計(jì)的引物進(jìn)行qRT-聚合酶鏈反應(yīng)，在大麥中鑒定出位于染色體1H上的F3′H基因，并且發(fā)現(xiàn)在所用的有色大麥中紫色大麥的F3′H基因表達(dá)水平要高于另外兩種大麥。Vikhorev等[23]選用大麥栽培品種Bowman及其近等基因系作為材料，使用Oligo Primer Analysis Software v.7（https：//www.oligo.net/）基于IPK Barley BLAST Server中發(fā)現(xiàn)的序列構(gòu)建基因特異性引物進(jìn)行qRT-PCR，最后在大麥的基因組中鑒定出了2個(gè)F3′H的基因拷貝（F3′H-1、F3′H-2），分別位于1HL和6HS染色體上，其中F3′H-1主要在糊粉層、麩皮和種皮中轉(zhuǎn)錄，F(xiàn)3′H-2僅在莖中轉(zhuǎn)錄，并且通過(guò)對(duì)注釋基因啟動(dòng)子元件（ATG起始位點(diǎn)上游約600 bp）的分析揭示了許多負(fù)責(zé)光依賴(lài)性激活的動(dòng)因，特別是在F3′H-1中，研究人員揭示了參與類(lèi)黃酮化合物生物合成的基因所需的Myb依賴(lài)性和Myc依賴(lài)性元件，最后還通過(guò)SWISS-MODEL程序?qū)Υ篼溨械腇3′H結(jié)構(gòu)進(jìn)行了預(yù)測(cè)（圖2）[23]。

6 展望

有關(guān)F3′H基因的關(guān)注點(diǎn)集中在花色改變和一些有色果實(shí)的研究中，在植物抗逆性和對(duì)外界環(huán)境的應(yīng)答中也有相關(guān)研究，主要內(nèi)容是各種植物F3′H基因的克隆和鑒定以及F3′H的作用機(jī)制。隨著人們對(duì)健康的關(guān)注度不斷提高，植物藥用價(jià)值和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值開(kāi)始成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。黃酮化合物作為植物獨(dú)有的次生代謝產(chǎn)物，在抗氧化、抗疲勞、預(yù)防心血管疾病方面有顯著效果，已成為人們廣泛關(guān)注的對(duì)象[55]。而F3′H作為黃酮途徑中的關(guān)鍵酶，其在植物功能性開(kāi)發(fā)上的價(jià)值逐漸被人們所關(guān)注。已有很多關(guān)于F3′H的研究在藥用植物中開(kāi)展。李爽等[20]對(duì)基原植物龍血竭中的F3′H基因進(jìn)行了克隆和分析，發(fā)現(xiàn)F3′H在龍血竭生物合成中的潛在作用，為龍血竭人工結(jié)脂技術(shù)開(kāi)發(fā)提供了分子基礎(chǔ)。張智新[56]對(duì)甘草中的F3′H基因進(jìn)行了研究，通過(guò)基因敲除和過(guò)表達(dá)技術(shù)發(fā)現(xiàn)F3′H基因會(huì)負(fù)調(diào)控作用甘草酸的合成，導(dǎo)致其含量下降。此外，還有很多關(guān)于藥用植物上F3′H的研究。而大麥作為一種藥食同源植物，其功能性的開(kāi)發(fā)受到人們的廣泛關(guān)注，其中的黃酮類(lèi)化合物和含量備受關(guān)注[57]。大麥中的黃酮化合物含量豐富，總黃酮含量達(dá)30 mg/g，其中麥黃酮含量達(dá)0.009 mg/g，麥黃酮對(duì)改善記憶、老年癡呆癥的治療有一定效果[58，59]。關(guān)于大麥中F3′H基因的研究相對(duì)較少，該基因在大麥功能性開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用研究也較少。隨著轉(zhuǎn)基因和基因編輯等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對(duì)大麥F3′H基因進(jìn)行克隆，利用基因工程更深入地了解該基因的功能，同時(shí)探索大麥F3′H基因和其他結(jié)構(gòu)基因的協(xié)同轉(zhuǎn)化，有望培育出黃酮含量高并且可調(diào)控的大麥新品種。

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