Anthochlor pigmenty - Anthochlor pigments

Anthochlor pigmenty (ἄνθος anthos = květina; χλωρός chlórós = nažloutlé) jsou skupina sekundární rostlinné metabolity a s karotenoidy a nějaký flavonoidy produkují žlutou barvu květu.[1] Oba, chalcones a aurony jsou známé jako anthochlorové pigmenty. Anthochlor pigmenty slouží jako Vodítka UV nektaru v některých rostlinách.[2] Důležité anthochlorové pigmenty akumulující rostliny jsou z rodu Coreopsis, Hledík (Antirrhinum majus) nebo Bidens ferulifolia.[3][4]

Základní struktura chalkonů a auronů.

Dějiny

Botanici se brzy začali zabývat distribucí pigmentů zabarvujících žluté květy, zejména karotenoidů a žlutých flavonoidů. První zmínka o žlutá pigmenty s vlastnostmi podobnými vlastnostem anthochlorových pigmentů zmiňují Fremy a Cloez v roce 1854.[5] V literatuře však existuje jen několik a často opačných odkazů týkajících se anthochlorových pigmentů, což je pravděpodobně způsobeno skutečností, že „… anthochlor [pigment] se v rostlinné říši vyskytuje jen zřídka a my [botanici] jsme zvyklí přisuzovat žluté zbarvení květů poněkud nevybíravě karotenoidy ”.[5]

Klasifikace

Ačkoli se anthochlorové často řadí mezi flavonoidy, jejich strukturu nelze odvodit z kostry flavonoidů. Některé rostliny (zejména Asteraceae) akumulují dva typy anthochlorových pigmentů. Na jedné straně, hydroxytypy chalcones a aurony, na druhé straně deoxy-typy chalkonů a jejich odpovídající aurony. Oba typy se liší pouze v přítomnosti hydroxylové skupiny v poloze 6 'B-kruhu (chalkony) nebo 4 v poloze A-kruhu (aurony). Hydroxychalkony jsou meziprodukty následné biosyntézy flavonoidů a rychle izomerizovat na flavanony buď chemicky, nebo enzymaticky. Hydroxychalkony tedy nelze akumulovat v rostlinách.

Různé typy anthochlorových pigmentů.
Různé anthochlorové pigmenty a jejich třídy a typy
názevTřídaTypR1R2R3R4
IsoliquiritigeninChalconeDeoxyHHHACH
Isoliquiritigenin 4’-Ó-β-d-glukosidChalconeDeoxyHHHOGlc
ButeinChalconeDeoxyHACHHACH
Butein 4’-Ó-β-d-glukosidChalconeDeoxyACHHHOGlc
RobteinChalconeHydroxyACHACHHACH
Robtein 4’-Ó-β-d-glukosidChalconeHydroxyACHACHACHOGlc
OkaninChalconeHydroxyACHHACHACH
Marein (Okanin 4’-Ó-β-d-glukosid)ChalconeHydroxyACHHACHOGlc
SulfuretinAuroneDeoxyACHHHACH
Sulfuretin 6-Ó-β-d-glukosidAuroneDeoxyACHHHOGlc
MaritimetinAuroneDeoxyACHHACHACH
Maritimein (Maritimetin 6-Ó-β-d-glukosid)AuroneDeoxyACHHACHOGlc
3 ', 4', 5 ', 6-tetrahydroxyauronAuroneHydroxyACHOGlcHACH
3 ', 4', 5 ', 6-tetrahydroxyauron 6-Ó-β-d-glukosidAuroneHydroxyACHOGlcHACH

Biosyntéza

Tvorba anthochlorových pigmentů je založena na biosyntetické dráze společné pro všechny flavonoidy. Klíčem k procesu je enzym chalkonsyntáza (CHS), který katalyzuje tvorbu a hydroxyl chalkon ze tří molekul malonyl-CoA a jedné molekuly cinnamoyl-CoA. Funguje jako meziprodukty následné biosyntézy flavonoidy hydroxylchalkony nejsou chemicky stabilní a rychle se izomerují na flavanony. Některé rostliny jsou však schopné akumulovat hydroxyaurony, tvořené enzymem auron syntáza (AUS).

V přítomnosti enzymu chalkon reduktáza (CHR) a NADPH jako kofaktor je kyslíková funkce polyketidového meziproduktu snížena a eliminována jako voda před cyklizací, což vede k tvorbě 6’-deoxychalkonů. Na rozdíl od hydroxychalkonů jsou deoxychalkony chemicky stabilní, a proto se mohou hromadit v rostlinách.

Souběžně s monooxygenázou flavonoidem 3’-hydroxylázou enzym chalkon 3-hydroxyláza katalyzuje hydroxylaci v poloze C3 na A-kruhu chalkonů. Tato další hydroxylová skupina způsobuje posun absorpce světla a vede k mírně odlišnému žlutému tónu, když se chalkon hromadí v rostliny.

Podobně jako hydroxychalkony lze deoxychalkony převést na odpovídající aurony, katalyzované enzymem auronsyntáza (AUS).[6]

Následné procesy mohou zahrnovat methylaci, glykosylaci a acetylaci.

Obecná cesta biosyntézy anthochlorových pigmentů.

Ekologická relevance

Zbarvení žlutých květů se objevilo jako adaptace na barevný smysl hmyzu, aby je přilákali jako opylovače.[6] Mnoho Asteraceae akumulují karotenoidy i anthochlorové pigmenty [7]. v Bidens ferulifolia (Jacq.) Karotenoidy jsou rovnoměrně rozloženy po okvětních lístcích, zatímco anthochlorové pigmenty se hromadí na základně okvětních lístků. Zatímco květiny vypadají pro člověka jednobarevně žlutě, okvětní lístky jsou dvoubarevné UV -citlivý hmyz, kvůli různé UV absorpci karotenoidy a anthochlorové pigmenty. Rostliny používají tento jev k navádění opylovačů do centra okvětních lístků [obr. 4].

Kromě zajištění zbarvení žlutých květů hrají anthochlorové pigmenty nepostradatelnou roli v květinovém imunitním systému a zdraví rostlin.[Citace je zapotřebí ]

Ověření

Vystavení anthochlorům amoniak nebo zásaditý pára cigaret vede k barevnému posunu ze žluté do oranžový. Jedná se o snadný přístup k detekci anthochlorových pigmentů.[4] To je způsobeno přechodem nedisociovaného závislého na pH fenol skupiny na fenoláty, což má za následek bathochromatický posun přibližně 100 nm z fialového do modrého rozsahu spektra. Odpovídající posun odražených vlnových délek je vnímán jako barevný přechod do lidského oka[6]

Vodítka medu Bidens ferulifolia: UV fotografie přední (a) a zadní (e); fotografování denního světla před (b + f) a po (c + g) barvení amoniakem.
Spektrofotometrie: Změny absorpce světla chalkon buteinu a auron sulfinu v závislosti na pH.

Reference

  1. ^ Harborne, Jeffrey B .; Smith, Dale M. (1978). „Anthochlory a jiné flavonoidy jako medoví vodítka ve složeninách“. Biochemická systematika a ekologie. 6 (4): 287–291. doi:10.1016/0305-1978(78)90047-9.
  2. ^ Briscoe, Adriana D .; Chittka, Lars (2001-01-01). „Vývoj barevného vidění u hmyzu“. Každoroční přezkum entomologie. 46 (1): 471–510. doi:10.1146 / annurev.ento.46.1.471. ISSN  0066-4170. PMID  11112177.
  3. ^ Molitor, Christian; Mauracher, Stephan Gerhard; Pargan, Sanela; Mayer, Rupert L .; Halbwirth, Heidi; Rompel, Annette (01.09.2015). „Latentní a aktivní auronsyntáza z okvětních lístků C. grandiflora: polyfenol oxidáza s jedinečnými vlastnostmi“. Planta. 242 (3): 519–537. doi:10.1007 / s00425-015-2261-0. ISSN  0032-0935. PMC  4540782. PMID  25697287.
  4. ^ A b Harborne, J. B. (1966). „Srovnávací biochemie flavonoidů - já“. Fytochemie. 5 (1): 111–115. doi:10.1016 / s0031-9422 (00) 85088-8.
  5. ^ A b Klein, Gustav (1920). „Studien über das Anthochlor“ (PDF). Knihovna dědictví biologické rozmanitosti.
  6. ^ A b C Miosic, Silvija; Knop, Katrin; Hölscher, Dirk; Greiner, Jürgen; Gosch, Christian; Thill, Jana; Kai, Marco; Shrestha, Binita Kumari; Schneider, Bernd (08.05.2013). „Tvorba 4-deoxyauronu v Bidens ferulifolia (Jacq.) DC“. PLOS ONE. 8 (5): e61766. Bibcode:2013PLoSO ... 861766M. doi:10.1371 / journal.pone.0061766. ISSN  1932-6203. PMC  3648546. PMID  23667445.