Tăng cường sự tích tụ anthocyanin và glucosinolates mầm bông cải xanh

Mầm bông cải xanh: Tỷ lệ nảy mầm, trọng lượng tươi, hàm lượng anthocyanin và glucosinolates trong mầm bông cải xanh được xử lý bằng các loại đường khác nhau

Thông tin nghiên cứu

Anthocyanins

Sucrose

Sprouts

Brassica oleracea var. italica

Glucosinolates

Tổng quan

Tỷ lệ nảy mầm, trọng lượng tươi, cũng như hàm lượng anthocyanin và glucosinolates trong mầm bông cải xanh được xử lý bằng các loại đường khác nhau, bao gồm sucrose, glucose, fructose, mannitol và fruc-tose / glucose (1: 1), đã được điều tra. Kết quả cho thấy tất cả các loại đường gây ra sự tích tụ anthocyanin và glucosinolates với sucrose là hiệu quả nhất. Phù hợp với sự tích tụ của anthocyanin và glucosinolates, mức độ antioxidant tăng lên trong khi điều trị bằng sucrose. Tác dụng của sucrose đối với sự biểu hiện của các gen liên quan đến anthocyanin và glucosinolate biosynthe-sis cũng đã được nghiên cứu.   Các gen liên quan đến  quá  trình tổng hợp sinh học và điều hòa phiên mã của antho- cyanin cũng như gen sinh tổng hợp glucosinolate Bo-Elong đều được điều chỉnh bởi sucrose trong vòng 12 giờ sau khi điều trị sucrose. Việc áp dụng sucrose cải thiện giá trị dinh dưỡng của mầm bông cải xanh bằng cách tăng cường  sinh tổng hợp   anthocyanin and glucosinolate ở mức độ phiên mã.

Giới thiệu về chủ đề nghiên cứu

Mầm bông cải xanh (Brassica oleracea var.  italica) rất giàu glucosinolates, đặc biệt là 4-methylsulphinylbutyl glucosinolate.  Ngoài glucosinolates, anthocyanin là một nhóm các chất chuyển hóa thứ cấp tăng cường sức khỏe trong mầm bông cải xanh. Tiền não  của chúng có thể dễ dàng bị bỏ qua vì level anthocyanin  thường giảm khi mầm bông cải xanh phát triển. Tuy nhiên, thân màu tím của mầm bông cải xanh cho thấy sự hiện diện của anthocyanin.

Anthocyanin là các sắc tố hòa tan trong nước được chiết rộng rãi ở các cây cao hơn. Chúng như các chất chuyển hóa thứ cấp, không chỉ là có khả năng tạo ra các màu xanh, tím, đỏ và cam, mà còn bảo vệ thực vật chống lại các căng thẳng sinh học và phi sinh học khác nhau (Harborne & Williams, 2000). Glucosinolates cũng là chất chuyển hóa có chứa nitơ và nguyên tố lưu huỳnh.  Chúng có liên quan đến sự tương tác của thực vật với mầm bệnh và côn trùng ăn thịt (Barth & Jander, 2006). Từ quan điểm của con người, các chất chuyển hóa gluco-sinolates ảnh hưởng đến sức khỏe con người và tiện ích tiềm năng của thực vật (Yan & Chen, 2007). Nó đã được chứng minh rằng các sản phẩm suy thoái của glucoraphanin góp phần vào tiền  ung thư và ung thư tuyến tiền liệt (Keck & Finley, 2004). Vai trò sức khỏe có lợi của anthocyanin và glucosinolates  cũng  thường được liên kết với chất chống oxy hóa cao của chúng.

Con đường chính và các gen cấu trúc có liên quan, cũng như  các yếu tố phiên mã sev- eral liên quan đến sinh tổng hợp và điều hòa anthocyanins, đã được xác định (Broun, 2005). Sự tăng cường tích tụ anthocyanin trong thực vật có liên quan chặt chẽ đến  sự biểu hiện gia tăng của tất cả hoặc một số gen cấu trúc.  R2R3 MYB và bHLH (cơ bản helix-loop-helix) các yếu tố phiên mã đại diện cho hai họ chính của anthocyanins quy định pro-teins (Yuan, Chiu, & Li, 2009), và chúng phản ứng khác nhau trong reg- ulating sự biểu hiện của gen sinh tổng hợp anthocyanins ở  các loài khác nhau, chẳng hạn như Arabidopsis thaliana (Gonzalez,  Zhao, Lea- vitt, & Lloyd, 2008) ngô quảng cáo (Zea mays L.) (Grotewold, Drum- mond, Bowen, & Peterson, 1994).

Đối với glucosinolates, thành phần và hàm lượng trong thực vật được xác định một phần bởi biến động di truyền (Yan & Chen, 2007). Mặc dù con đường chính và gen liên quan đến glucosinolate đã được đặc trưng trong A. thaliana, ít công việc đã được thực hiện trong cây trồng Brassicas  (Gao, Li, Yang, McCombie, & Quiros, 2004). Ngoài ra, điều kiện môi trường có thể ảnh hưởng đến hồ sơ của các chất chuyển hóa thứ cấp. Các điều kiện tăng trưởng, chẳng hạn như nguồn cung sunfat (Pérez-Balibrea, Moreno, & García-Viguera, 2010) and light condi- tions (Pérez-Balibrea, Moreno, & García-Viguera, 2008) đã được báo cáo có ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng glucosinolate.

Anthocyanin được báo cáo là được điều chỉnh bởi ánh sáng (Cominelli et al., 2007), căng thẳng (Lea, Slimestad, Smedvig, & Lillo, 2007) và đường (Hara, Oki, Hoshino, & Kuboi, 2004). Đường hoạt động như những sứ giả chính trong các quá trình truyền tín hiệu điều chỉnh nhiều quá trình quan trọng trong tất cả các giai đoạn của vòng đời thực vật (Rolland, Moore, & Sheen, 2002). Trong các con đường cụ thể của sucrose, tác dụng của sucrose có thể được thay thế bằng các sản phẩm phân hủy sucrose glu- cose và fructose, hoặc bằng các loại đường khác (Nishikawa et al., 2005).  Hơn nữa, trước đây người ta đã báo cáo rằng đường tăng cường  sự tích tụ anthocyanin ở một số loài thực vật.  Antho- cyanin sinh tổng hợp được gây ra bởi đường trong củ cải (Raphanus sativus) hypocotyls (Hara et al., 2004). Ngoài ra, các loại đường khác nhau có tác dụng khác nhau đối với sự thay đổi của anthocyanin trong  nước ép cam  máu (Citrus sinensis) (Cao et al., 2009).

Một số cuộc khảo sát trước đây đã báo cáo tác động của các chất tạo elicitors như thụ tinh (Pérez-Balibrea et al., 2010), ánh sáng (Pérez-Balibrea et al., 2008) và đường (Guo, Yuan, & Wang, 2011) đối với glucosinolates trong mầm broccoli, nhưng có rất ít thông tin về tác động của các điều kiện khác nhau đối với sự tích tụ anthocyanin trong  mầm bông cải xanh. Sẽ rất thú vị khi điều tra vai trò của phương pháp điều trị su-gar trong việc tích lũy các compounds thúc đẩy lành mạnh như glucosinolates và anthocyanin trong mầm bông cải xanh.   Mục đích của nghiên cứu hiện tại là điều tra tác động của các phương pháp điều trị đường khác nhau đối với sự tích tụ anthocyanin, glucosino muộn và mức độ chống oxy hóa trong mầm bông cải xanh. Vì sucrose có hiệu quả nhất trong việc tăng cường anthocyanin và glucosinolate accu-mulation, cơ chế cảm ứng của hai metab-olites  thứ cấp này bằng sucrose đã được làm sáng tỏ thêm bằng cách điều tra tác dụng của sucrose đối với sự biểu hiện của các gen liên quan đến sinh tổng hợp và tái tạo anthocyanin và glucosinolate. Glucosinolate trong mầm bông cải xanh được xác định bởi sự cân bằng giữa tổng hợp và suy thoái, các hoạt động của myrosinase, enzyme thủy phân cũng được phân tích trong nghiên cứu của chúng tôi.

Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu

Nguyên vật liệu nghiên cứu

Hạt bông cải xanh (B. oleracea var.  italica cv. Youxiu) là or-dered từ Sakata Seed Corporation (Nhật Bản). Hạt giống được  ngâm trong 0,07% natri hypochlorite trong 30 phút, sau đó để ráo nước và rửa bằng nước cất cho đến khi chúng đạt đến độ pH  trung tính. Sau đó, chúng được đặt trong nước cất và ngâm qua đêm. Hạt bông cải xanh được gieo trong một bình nuôi cấy với agar chứa- ing 146 mM Suc (sucrose), Glu (glucose), Fru (fructose), Man (man- nitol) hoặc F / G (fructose / glucose 1: 1).

Trong bản research năm 2011 của Guo et al., chúng tôi thấy rằng 176 mM sucrose có thể tăng cường sự tích tụ của glucosinolates, và thân của mầm bông cải xanh thể hiện một màu tối dưới sự điều trị của 88 mM sucrose được suy đoán là sự tích tụ của anthocyanins.  Vì vậy, chúng tôi đã chọn 146 mM sucrose với hy vọng tăng cường cả anthocyanin và glucosin-olate tích tụ trong mầm bông cải xanh. Đối với phân tích PCR thời gian thực, mầm bông cải xanh được trồng trong đĩa petri với pa-pers  lọc ướt. Các mầm xử lý được tưới bằng các loại đường khác nhau ở cùng nồng độ tương ứng sau 5 ngày và  mầm điều khiển được tưới bằng nước cất.  Dung dịch đường không được khử trùng. Nó được thêm vào đĩa petri với dung dịch su-gar  20 ml, quảng cáo sau đó được chiết xuất ra. Điều này đã được lặp đi lặp lại ba lần để đảm bảo nồng độ dung dịch đường không bị pha loãng. Cuối cùng dung dịch đường 20 ml đã được thêm vào một lần nữa để điều trị.

Tất cả các mầm được trồng dưới ánh sáng 16 h và 8-h tối pho-toperiod và nhiệt độ không đổi 23  °C trong một phòng nuôi cấy. Cuối cùng, ly, mầm 7 ngày tuổi đã được thu thập để đo lường. Các mẫu mầm được thu thập nhanh chóng và nhẹ nhàng từ bề mặt của  giấy  lọc.  Các mầm sau đó được đông lạnh trong nitơ lỏng ngay lập tức và được giữ trong túi polyethylene ở 80 ° C để phân tích anthocyanin và glucosinolates. Đối với mỗi lần điều trị, ba lần nói dối đại diện đã được thực hiện để phân tích.

Xét nghiệm Glucosinolate

Như trước đây, Glucosinolates đã được chiết xuất và phân tích với những sửa đổi nhỏ (Yuan, Wang, Guo, & Wang, 2010). Các mẫu (500 mg) được đun sôi trong 3 ml nước trong 10 phút.  Sau khi chuyển supernatant sang một ống mới, các dư lượng được rửa bằng nước (3 ml), và chiết xuất nước kết hợp đã được áp dụng cho một cột DEAE-Sephadex A-25 (30 mg) (pyridine acetate fo).rm) (GE Healthcare, Piscataway, NJ). Cột được rửa ba lần với 20 mM pyridine acetate và hai lần với nước. Glucosinolates đã được chuyển đổi thành các chất tương tự desulpho của chúng bằng cách bảo quản qua đêm với 100 ll 0,1% (1,4 đơn vị) aryl sulpha- mức (Sigma, St. Louis MO HOA KỲ) thêm vào des- ulphoglucosinolates được thu thập bằng cách rửa với 2 0,5 Ml nước. Một HPLC hệ thống bao gồm một mô-đun tách Waters 2695 và một diode ảnh Waters 2996 mảng Detector (Nước Corp. Milford NHƯNG MỸ).

The HPLC, hệ thống được kết nối với máy tính bằng phần mềm Empower Pro.  Cột Hypersil C18 (5 lm kích thước hạt, 4,6 mm 250 mm; Elite Phân tích Cụ Đồng. Ltd. Đại Liên, Trung Quốc) đã được Sử dụng với a mo- giai đoạn mật của acetonitrile và nước với tốc độ dòng chảy 1,0 ml/min. Thủ tục sử dụng elution isocratic với 1,5% acetonitrile cho first 5 phút; một gradient tuyến tính đến 20% acetonitrile trong 15 phút tiếp theo tiếp theo là elution isocratic với 20% acetonitrile cho 10 phút.  Một  mẫu 40 ll đã được tiêm vào cột bởi một autosampler. Độ hấp thụ được phát hiện ở 226 nm. Sinigrin (Sigma, St. Louis, MO, Hoa Kỳ) được sử dụng như một tiêu chuẩn nội bộ cho hplc hậu môn- ysis. Desulphoglucosinolates được xác định bằng cách so sánh  thời gian lưu giữ và định lượng theo diện tích đỉnh.  Glucosinolate con-centration được thể hiện dưới dạng lmol / g trọng lượng tươi (fw) của bông cải xanh.

Xác định Anthocyanin

Tổng số anthocyanins được đo bằng phương pháp đo độ pH vi sai đo quang phổ theo quy trình của Yuan et al. (2009). Các mẫu đông lạnh (100 mg) được nghiền thành bột và chiết riêng biệt với 2 ml dung dịch đệm pH 1,0 chứa 50 mM KCl và 150 mM HCl, cũng như 2 ml dung dịch đệm pH 4,5 chứa 400 mM natri axetat và 240 mM HCl. Các hỗn hợp được ly tâm ở 12.000g trong 15 phút ở 4 ° C. Phần nổi phía trên được thu thập và pha loãng để đo trực tiếp độ hấp thụ ở bước sóng 510 nm. Tổng hàm lượng anthocyanin được tính bằng phương trình fol- lowing:

Số lượng g — 1 fwÞ¼ ðA510 ở pH 1: 0 – A510 ở pH 4: 5Þ

m 484: 8 = 24: 825 m hệ số pha loãng:

Số 484,8 là khối lượng phân tử của cyanidin-3-glucoside clorua và 24,825 là độ hấp thụ mol (e) của nó ở bước sóng 510 nm. Mỗi mẫu được phân tích ba lần và kết quả được biểu thị bằng giá trị trung bình của ba lần đo.

Tách chiết RNA và phân tích PCR thời gian thực

RNA tổng số được phân lập từ mầm bông cải xanh ba lần cho hai lần lặp lại sinh học bằng cách sử dụng thuốc thử Trizol theo hướng dẫn của manufac- turer (Takara, Nhật Bản). Các mẫu RNA được phiên mã ngược thành cDNA. Các cDNA tổng hợp được pha loãng 10 lần trong H2O và nồng độ của chúng được chuẩn hóa dựa trên sự khuếch đại của BoAct. QRT-PCR được thực hiện với tổng thể tích 25 ll chứa 1 ll cDNA pha loãng, 0,5 ll thuốc nhuộm tham chiếu ROX, 1 ll của mỗi mồi thuận và mồi nghịch 5 lM, 9 ll ddH2O và 12,5 ll SYBR Green PCR Master Pha trộn

(Takara) trên iCycler (Bio-Rad Inc.). Bộ khuếch đại PCR được hình thành mỗi lần bằng cách sử dụng các điều kiện chu kỳ ba bước là 95 ° C trong 30 giây, sau đó giảm 40 chu kỳ là 95 ° C trong 5 giây và 58 ° C trong 1 phút. Các loại sơn lót được sử dụng được liệt kê trong Bảng 1 (Yuan và cộng sự, 2009). Các mồi được thiết kế cho Bo-Elong là exon 3 (50 -AAGCGATCAAAGCGGGTG-30) và exon 4 (50 -CTTCAAGCGGTGCATTCC-30), được Li và Quiros nhân bản (2002).

Xác định hoạt động myrosinase

Hoạt động myrosinase được xác định như đã được Yuan et al mô tả trước đây. (2010). Mầm bông cải xanh (0,3 g) được đồng nhất với 1,8 ml dung dịch đệm MES 50 mM (pH 6,0) trong bể nước đá, ủ ở nhiệt độ phòng trong 5 phút và ly tâm ở 10.000 g và 4 ° C trong 10 phút.

Các chất nổi phía trên được thu thập và sử dụng để đo-ments. Các thử nghiệm được thực hiện với 1 mM sinigrin và 20 ll chất nổi trong tổng thể tích 100 ll. Sau khi ủ ở 37 ° C trong 15 phút, phản ứng được dừng lại bằng cách đun sôi (100 ° C trong 5 phút). Lượng glucose được tạo thành bởi myrosinase được đo bằng Bộ công cụ Glucose GOD / PAP (Shanghai Rongsheng Biotech Inc., Shang-hai, Trung Quốc). Hoạt tính myrosinase được biểu thị bằng nmol glucose được hình thành trong mỗi phút và tổng số mg protein.

Xác định khả năng giảm Ferric (FRAP)

Xét nghiệm FRAP được xác định theo phương pháp của Benzie và Strain (1996). Thuốc thử FRAP làm việc được chuẩn bị hàng ngày bằng cách trộn 300 mM đệm axetat (pH 3,6), 20 mM clorua sắt, và 10 mM 2,4,6-tripyridyl-S-triazine trong 40 mM HCl theo tỷ lệ trong 10: 1: 1 (v / v / v). Các mẫu chiết xuất (20 ll) được thêm vào 2,8 ml dung dịch làm việc FRAP được ủ ở 37 ° C và biến đổi. Độ hấp thụ sau đó được ghi lại ở bước sóng 593 nm bằng máy quang phổ UV– Vis (UV-2500, Shimadzu Corp., Kyoto, Japan) sau khi hỗn hợp được ủ ở 37 ° C trong 10 phút. FRAP các giá trị được tính toán từ các đường cong tiêu chuẩn FeSO4 7H2O và được ép ra dưới dạng mmol trên 100 g fw.

Thống kê và phân tích

Paisation phân tích được thực hiện bằng cách sử dụng các gói SPSS phiên bản pro-gram 11.5 (SPSS Inc., Chicago, IL, Hoa Kỳ). Dữ liệu được phân tích bởi ANOVA một chiều, tiếp theo là bài kiểm tra so sánh nhiều HSD của Tukey. Các giá trị được báo cáo là phương tiện với tiêu chuẩn lỗi của chúng cho tất cả các kết quả. The other time to be that as the value in p <0,05.

Kết quả

Tác dụng của đường đối với tốc độ nảy mầm và trọng lượng tươi của  mầm bông cải xanh

Việc áp dụng đường có ít ảnh hưởng đến sự nảy mầm của hạt súp lơ xanh bao nhiêu calo ngoại trừ glucose and F / G. Tuy nhiên, tất cả các phương pháp điều trị su-gar ngoại trừ sucrose làm giảm trọng lượng tươi của mầm broc-coli, và việc điều trị mannitol dẫn đến giảm cân tươi nghiêm trọng nhất trong mầm bông cải xanh.

Tác dụng của đường đối với  sự tích tụ anthocyanin trong mầm bông cải xanh

Một sự gia tăng đáng kể về mức độ anthocyanin đã được quan sát thấy trong tất cả các phương pháp điều trị đường trong mầm bông cải xanh so với con-trol . Trong số tất cả các loại đường được thử nghiệm, phương pháp điều trị sucrose và fructose  đã vượt qua mức anthocyanin cao nhất, tiếp theo là glucose, mannitol và điều trị fructose / glucose.

Tác dụng của đường đối với glucosinolates trong mầm broccoli

Tổng hàm lượng glucosinolate cũng như hàm lượng gluco-sinolate  riêng lẻ  được xác định định lượng trong mầm bông cải xanh. Bảy glucosinolates bao gồm ba glucosino aliphatic muộn và bốn glucosinolates indole đã được phát hiện trong mầm bông cải xanh trong nghiên cứu của chúng tôi.  4-Methylsulphinylbutyl GS (gluco- raphanin) là glucosinolate chiếm ưu thế nhất trong mầm bông cải xanh, chiếm 51,4% tổng  hàm lượng  glucosinolate trong hàm lượng glucosinolate đã được quan sát thấy trong điều trị fructose / glucose và su-crose , tiếp theo là fructose, mannitol và glucose điều trị . Tất cả các glucosinolates riêng lẻ trong mầm bông cải xanh đã  được tăng lên bằng cách điều trị fructose / glucose và sucrose.

Ảnh hưởng của đường đến giá trị FRAP trong mầm bông cải xanh

Anthocyanin và glucosinolates đã được chứng minh là có một func-tion trong việc duy trì mức độ chống oxy hóa của thực vật (Steyn et al., 2002; Williamson et al., 1998). Xét  nghiệm năng lượng giảm ferric (FRAP) được sử dụng để đánh giá tổng khả năng chống oxy hóa trong mầm bông cải xanh theo giá trị FRAP. Tất cả các phương pháp điều trị đường làm tăng giá trị FRAP the và mức độ hoạt động chống oxy hóa trong mầm bông cải xanh so với đối chứng. Theo sự cảm ứng của mức anthocyanin và glucosinolate cao nhất của sucrose, giá trị FRAP cao nhất và hoạt động chống oxy hóa cũng được quan sát thấy dưới điều trị su-crose, tiếp theo là fructose và điều trị mannitol, và điều trị fructose / glucose ít nhất.

Ảnh hưởng của sucrose đến sự biểu hiện của các gen liên quan đến sinh tổng hợp và điều hòa anthocyanin

Các gen mã hóa các enzym sinh tổng hợp anthocyanin đã được xác định ở A. thaliana (Winkel-Shirley, 2001). Ở thực vật, phenylalanin được chuyển thành 4-coumaroyl CoA bởi một loạt các enzym, bao gồm phenylalanin amonialyase (PAL). Ba malonyl CoA sau đó được thêm vào để trở thành chalcone naringenin

Tất cả các loại đường được thử nghiệm đều nâng cao mức tổng số glucosinolate và glucoraphanin, glucosinolate chiếm ưu thế trong mầm bông cải xanh, so với đối chứng. Mức tăng đáng kể nhất không thể tăng bằng sự xúc tác của chalcone synthase (CHS), được đồng phân hóa ngay lập tức bởi các isomerase của nó (CHI) để tạo thành naringenin. Flavonone 3-hydroxylase (F3H) và fl avonoid 30 -hydroxylase (F30 H) xúc tác sự hình thành dihydro fl avonols. Dihydro fl avonols reductase (DFR) hoạt động như một chất khử để tạo ra leucoanthocyanidins, là chất nền của anthocyanidin synthase (LDOX). Cuối cùng, antho cyanins được tạo ra dưới sự xúc tác của glutathione-S-trans-ferase (GST) (Sharma & Dixon, 2005; Winkel-Shirley, 2001).

Để điều tra sự kiểm soát quy định của quá trình sinh tổng hợp anthocyanin trong mầm bông cải xanh, các bản sao của các gen điều hòa và cấu trúc anthocyanin đã được kiểm tra trong các mầm bông cải xanh được xử lý bằng đường sucrose và manni-tol. Sự biểu hiện của gen con đường tăng sinh anthocyanin, PAL và gen sinh tổng hợp anthocyanin, CHS, CHI, F3H, F3’H, DFR, LDOX và GST được trình bày. Su- crose và mannitol đã cản trở sự biểu hiện của các gen sinh tổng hợp anthocyanin trong các cách cư xử khác nhau. Tất cả các gen được kiểm tra ngoại trừ GST trong mầm bông cải xanh đã được điều chỉnh trong vòng 12 giờ sau khi xử lý bằng đường sucrose và mức độ phiên mã thậm chí cao hơn của các gen tổng hợp sinh học anthocyanin bao gồm GST, được tìm thấy muộn hơn trong khoảng thời gian từ 24 đến 48 giờ, trong khi sự tăng cường rộng rãi của các gen này là chỉ được phục vụ ở 48 giờ trong mầm bông cải xanh đã qua xử lý mannitol. Hơn nữa, mức độ phiên mã của PAL được xử lý bằng sucrose cao hơn nhiều so với mức được xử lý bằng mannitol trong 48 giờ sau khi xử lý. Xu hướng tương tự cũng được tìm thấy trong mức độ phiên mã của CHI, LDOX và GST trong mầm bông cải xanh được xử lý bằng sucrose và mannitol. Tuy nhiên, sự biểu hiện của F3H và F30H tương đối cao hơn khi điều trị bằng manni- tol so với điều trị bằng sucrose trong khoảng thời gian từ 24 đến 48 giờ.

Để kiểm tra xem các gen điều hòa có liên quan đến sự tích tụ anthocyanin do sucrose quy định hay không, sự biểu hiện của một số gen chính thống điều hòa fl avonoid của Arabidopsis, BoMYB2, BoTT8 và BoMYB3, cũng là ba yếu tố phiên mã thể hiện một kiểu biểu hiện khác nhau qua các giai đoạn tăng trưởng. ở bắp cải đỏ (B. oleracea var. capitata) (Gonzalez và cộng sự, 2008; Yuan và cộng sự, 2009). Như thể hiện, BoMYB2, BoTT8 và BoMYB3 đều được tạo ra bởi sucrose, trong khi BoMYB2 và BoTT8 bị ức chế bởi xử lý mannitol tại thời điểm 12 giờ. Tuy nhiên, cả ba gen đều được điều chỉnh bởi sucrose hoặc mannitol 48 giờ sau khi điều trị, mặc dù sự tăng cường do mannitol gây ra ít mạnh hơn so với sự tăng cường do sucrose gây ra. Kết quả của chúng tôi chỉ ra rằng sucrose tăng cường tích lũy anthocya bằng cách thúc đẩy cả gen điều hòa và sinh tổng hợp anthocyanin trong mầm bông cải xanh.

Ảnh hưởng của sucrose đối với sự biểu hiện của Bo-Elong và hoạt tính myrosinase trong mầm bông cải xanh

Bo-Elong là một gen chính liên quan đến con đường glucosinolate béo của các loài Brassica (Li & Quiros, 2002). Như được thể hiện trong Hình 6, sự biểu hiện của Bo-Elong được cảm ứng mạnh mẽ bởi sucrose sau khi xử lý trong 12 giờ và đạt đến đỉnh điểm ở thời điểm 48 giờ trong mầm bông cải xanh. Sự biểu hiện của Bo-Elong cũng được tăng lên bởi mannitol 48 giờ sau khi điều trị so với đối chứng, mặc dù sự tăng cường do sucrose gây ra mạnh hơn ba lần so với mannitol.

Hoạt động của myrosinase trong mầm bông cải xanh bị ảnh hưởng bởi nhiều loại đường khác nhau. Trong số tất cả các loại đường được thử nghiệm, việc xử lý đường fructose / glucose và glucose hầu như không làm giảm hoạt động của myrosinase trong mầm bông cải xanh. Tuy nhiên, sucrose, fructose và mannitol duy trì hoạt động của myrosinase trong mầm bông cải xanh.

Thảo luận

Đường đã được báo cáo để điều chỉnh sự trao đổi chất của axit ascorbic trong bông cải xanh (B. oleracea L. var. Italica) fl orets (Nishikawa) et al., 2005) và sinh tổng hợp anthocyanins ở A. thaliana (Teng, Keurentjes, Bentsink, Koornneef, & Smeekens, 2005). Trong nghiên cứu của chúng tôi, các loại đường bao gồm sucrose, glucose và fructose thúc đẩy quá trình tổng hợp sinh học của glucosinolate và anthocyanins trong mầm bông cải xanh, và sucrose là loại đường mạnh nhất và hiệu quả nhất trong việc tạo ra sự tích tụ của các chất chuyển hóa thứ cấp. Những dữ liệu này phù hợp với dữ liệu của Teng et al. (2005) ở A. thaliana.

Mức độ của cả anthocyanins và glucosinolate có thể được tăng cường bằng cách căng thẳng, ví dụ: tình trạng dinh dưỡng (Lea et al., 2007), stress do muối (Yuan et al., 2010). Khi kiểm soát căng thẳng thẩm thấu (xử lý mannitol) được sử dụng để kiểm tra xem liệu hàm lượng của anthocyanins và glucosinolate có tăng lên do căng thẳng thẩm thấu hay không, chúng tôi nhận thấy rằng việc xử lý mannitol cũng có thể tăng cường sự tích tụ của anthocyanins và glucosinolate tại một thời gian sau. Tuy nhiên, hiệu quả không mạnh bằng điều trị bằng đường sucrose. Các mức độ khác nhau trong việc thúc đẩy sự tích tụ glucosinolate và anthocya-nins trong quá trình xử lý sucrose và mannitol cho thấy các cơ chế khác nhau tồn tại trong việc tăng cường anthocyanins và glucosinolate do sucrose và mannitol gây ra trong mầm bông cải xanh.

Các kết quả chỉ ra rằng sucrose có thể hoạt động như một tín hiệu trong việc tạo ra sự tích tụ của anthocyanins và glucosinolate trong mầm bông cải xanh. Tương tự, người ta đã chứng minh rằng sucrose đóng vai trò như một tín hiệu trong việc điều chỉnh nhiều chất quan trọng trong tất cả các giai đoạn của vòng đời thực vật (Rolland et al., 2002).

Thực tế là các sản phẩm phân hủy của sucrose, glucose và fructose, có thể thay thế vai trò của sucrose đã được tiết lộ trong tổng hợp axit ascorbic (Nishikawa và cộng sự, 2005). Để kiểm tra xem vai trò của sucrose trong việc tạo ra sự tích tụ các hợp chất thứ hai có giống như sự kết hợp của fructose và glucose hay không, một hỗn hợp của fructose và glucose theo tỷ lệ 1: 1 đã được sử dụng trong thí nghiệm của chúng tôi. Mặc dù không có sự khác biệt đáng kể về hàm lượng glucosinolate tổng số được quan sát thấy giữa xử lý đường fructose / glu-cose và sucrose (Bảng 2), các tác động khác nhau về trọng lượng tươi và hoạt động của myrosinase đã được tìm thấy- giữa hai phương pháp điều trị này, chỉ ra rằng sucrose và fructose / glucose đóng những vai trò khác nhau trong việc điều chỉnh hệ thống glucosinolate-myrosinase. Kết hợp với việc quan sát hàm lượng anthocyanins ít hơn trong mầm được xử lý bằng đường fructose / glucose, người ta suy đoán rằng sucrose có thể hoạt động như một tín hiệu trong việc tạo ra các chất chuyển hóa thứ cấp trong mầm bông cải xanh.

Người ta đã báo cáo rằng sự tích tụ của anthocyanins trong mầm củ cải đỏ (Raphanus sativus) (Hara và cộng sự, 2004) và bắp cải đỏ (B. oleracea var. Capitata) (Yuan và cộng sự, 2009) có liên quan đến sự gia tăng mức độ phiên mã của quá trình sinh tổng hợp anthocyanin gen. Một tình huống tương tự đã được quan sát thấy ở mầm bông cải xanh được xử lý bằng đường sucrose trong nghiên cứu hiện tại của chúng tôi. Tất cả các gen sinh tổng hợp đã được tăng cường bởi sucrose trong vòng 12 giờ sau khi xử lý trên mầm bông cải xanh. Việc kích hoạt các yếu tố phiên mã MYB đã được phát hiện để tạo ra sự tích tụ anthocyanin trong nhiều loài thực vật tích lũy anthocyanins, ví dụ: A. thaliana (Gonzalez và cộng sự, 2008) và ngô (Z. mays L.) (Grotewold và cộng sự, 1994).

Trong mầm bông cải xanh, các yếu tố MYB (BoMYB2 và BoMYB3) và gen bHLH (BoTT8) được điều chỉnh trong vòng 12 giờ sau khi xử lý bằng đường sucrose, nhưng phải đến 48 giờ sự biểu hiện của các gen này mới được tăng cường khi xử lý bằng mannitol. Các kết quả cho thấy sucrose đóng vai trò như một tín hiệu chứ không phải là một yếu tố gây căng thẳng trong việc gây ra sự tích tụ anthocy- anin trong mầm bông cải xanh. Trong mầm được xử lý bằng đường sucrose, cả gen cấu trúc và gen điều hòa phiên mã đều tham gia vào quá trình điều hòa anthocyanin. Ví dụ, BoMYB3 có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc tích lũy anthocyanins. Hiện tại, vẫn chưa có thông tin nào để dự đoán liệu sự tích tụ anthocyanin trong mầm bông cải xanh nằm dưới sự kiểm soát của con đường đơn hay nhiều con đường.

Các nghiên cứu trong tương lai thông qua phân tích di truyền và ứng dụng gen ứng viên sẽ giúp làm rõ liệu các yếu tố MYB và / hoặc BoTT8 có chịu trách nhiệm cho sự gia tăng cấu thành mức anthocyanin trong mầm bông cải xanh hay không.

Mức độ glucosinolate được coi là sự tái tạo của hai quá trình đối lập, tức là cảm ứng sinh tổng hợp glucosinolate bằng chất cảm ứng và thủy phân bởi myrosinase (Mithen, Dekker, Verkerk, Rabot, & Johnson, 2000). Trong nghiên cứu của chúng tôi, Bo-Elong, một gen quan trọng trong sinh tổng hợp glucosinolate béo (Li & Quiros, 2002), và enzyme thủy phân của glucosinolate, myrosinase đã được phân tích. Kết quả cho thấy Bo-Elong được điều chỉnh đáng kể và hoạt động myrosinase không bị thay đổi sau khi xử lý bằng đường sucrose. HAG1 / MYB28, một bản sao phiên mã điều chỉnh quá trình sinh tổng hợp glucosinolate béo, trước đây đã được báo cáo là được gây ra bởi glucose và sinh tổng hợp glucosinolate được tăng cường bởi glucose ở A. thaliana (Gigolash- vili, Yatusevich, Berger, Müller, & Flügge, 2007). Có thể sự điều hòa glucosinolate của sucrose trong mầm bông cải xanh cũng ở mức độ phiên mã. Sự gia tăng hàm lượng anthocyanins và glucosinolate do sucrose tạo ra góp phần làm tăng khả năng chống oxy hóa của mầm bông cải xanh, được biểu thị bằng giá trị của FRAP. Điều này phù hợp với các khảo sát trước đây về khả năng chống oxy hóa của anthocyanins và glucosinolate (Steyn và cộng sự, 2002; Williamson và cộng sự, 1998).

Kết luận, tất cả các loại đường được thử nghiệm có thể tạo ra sự tích tụ glucosinolate và anthocyanins, và sucrose là loại đường hiệu quả nhất. Phù hợp với sự tích tụ của anthocya-nins và glucosinolate, mức độ chống oxy hóa tăng lên sau khi điều trị bằng thuốc. Sự tích tụ anthocyanin do sacaroza gây ra là do sự điều hòa lên của các gen cấu trúc (CHI, LDOX, GST, F3H và F30H) và các gen điều hòa (BoMYB2, BoMYB3 và Bo-TT) tham gia vào quá trình sinh tổng hợp và điều hòa anthocyanin. . Bo-Elong, gen chính liên quan đến quá trình sinh tổng hợp gluco-sinolat béo cũng được điều chỉnh bởi sucrose. Sucrose có thể hoạt động như một tín hiệu trong việc tạo ra sự tích tụ của anthocyanins và glucosinolate trong mầm bông cải xanh

Các chủ đề liên quan

Dưới đây là một số bài viết về các chủ đề nghiên cứu có liên quan đến hoạt chất Sulforaphane và công dụng của chúng:

• Mầm bông cải xanh giàu chất cảm ứng của các enzyme bảo vệ giúp chống lại ung thư 
• Tác dụng bảo vệ của chiết xuất bông cải xanh và Sulforaphane chống lại sự căng thẳng oxy hóa 
• Sulforaphane : Một sản phẩm tự nhiên chống lại các loại oxy phản ứng 

Tham vấn chuyên môn

Bác sĩ

Nguồn tham khảo: https://bit.ly/3x84oUN