老葉的植物王國

  圖片來源：維基百科 玉米黃素環氧化酶（ZEP，zeaxanthin epoxidase）在植物中負責催化從玉米黃素（zeaxanthin）到紫黃素（violaxanthin）的兩步驟轉化反應。玉米黃素先轉化為花藥黃素（antheraxanthin），然後再轉化為紫黃素。兩個步驟都是還原反應，要消耗NAD(P)H。 zeaxanthin + 2 NAD(P)H + 2 H + + 2 O 2 ⇌violaxanthin + 2 NAD(P) + + 2 H 2 O 學過葉黃素循環（xanthophyll cycle）的人可能比較熟悉從紫黃素到玉米黃素的反應，這是植物用來消耗多餘光能的反應，以免植物因為光太強而發生「曬傷」。 有趣的是，最近韓國的研究發現，玉米黃素環氧化酶（以下簡稱ZEP）的突變導致辣椒的果實變成鮮紅色的！ 研究團隊在野生型 Yuwolcho 品系的EMS突變群體中，找到了一個突變株EMS204。這個突變株有鮮紅色的果實。透過 HPLC 分析發現，與野生型 Yuwolcho 品種相比，EMS204 果實中的玉米黃素（zeaxanthin）含量較高，而辣椒紅素（capsanthin）和辣椒玉紅素（capsorubin）含量較低。進一步的分析發現在2號染色體上的一個 2.5-Mbp 區域中，玉米黃素環氧化酶（ZEP）基因中存在錯義突變，導致胺基酸序列改變。 這個突變是在 ZEP 基因的第 5 個外顯子中的一個 G 到 A 的錯義突變。這個突變導致了蛋白質單氧酶域中的一個胺基酸，即在第 291 位將纈胺酸（Valine，簡稱 V）改變為異白胺酸（Isoleucine，簡稱 I），即 V291I 突變。 為了證明的確是ZEP突變導致這個性狀，研究團隊還以病毒誘導基因沉默（VIGS，Virus-Induced Gene Silencing）方式進行了 ZEP 基因沉默實驗，研究人員選擇了辣椒（Capsicum annuum）的 MR 品系來進行 ZEP 基因的沉默分析。MR 品系本身沒有任何已知的類胡蘿蔔素生物合成基因突變，但在質體發育基因（PRR2）中有突變。 研究團隊使用了 TRV2-GFP（作為對照組）和 TRV2-ZEP（用於沉默 ZEP 基因）來感染 MR 辣椒。在植物的生長期、花朵或未成熟的果實中，TRV2-...