Anthocyanins as Flower Pigments: Feasibilities for flower colour modification

تا به امروز، چندین احتمال برای تغییر ژنتیک گیاهان از جمله اصلاح کلاسیک و رویکردهای بیولوژیکی مولکولی مدرن مانند تکنیک‌های DNA نوترکیب و روش‌های تبدیل گیاه وجود دارد. هدف این نشریه بررسی امکان‌های ارائه شده توسط فناوری‌های کنونی برای اصلاح رنگ‌های گل است. با توجه به اهمیت زیاد آنتوسیانین ها به عنوان رنگدانه گل، بخش اصلی این مطالعه به این دسته از فلاونوئیدها می پردازد که مسئول اکثر رنگ های قرمز، بنفش و آبی هستند. به دلیل کمبود الکترون، هسته فلاویلیوم آنتوسیانین ها بسیار واکنش پذیر است و - وابسته به pH - تغییرات ساختاری آسانی را تجربه می کند که با تغییرات رنگ همراه است. تعدادی از مکانیسم‌هایی که رنگ را به هزینه ساختارهای بی‌رنگ در گیاهان تثبیت می‌کنند، از جمله اسیلاسیون، رنگدانه مشترک و تشکیل کمپلکس فلزی شرح داده شده‌اند. از آنجایی که هیچ گونه گیاهی ظرفیت ژنتیکی برای تولید انواع در طیف کامل رنگ ها را ندارد، بشر به دنبال روش هایی برای تغییر خواص ژنتیکی گیاهان بوده است. در سال های اخیر، پرورش گل مرسوم بیش از پیش با تکنیک های مهندسی ژنتیک تکمیل می شود. این فناوری امکان قرار دادن ژن‌های خاص را در ژنوم سلول و انتقال ژن‌ها به بهترین شکل بین موجودات مختلف فراهم می‌کند. رنگدانه‌های رایج گل، آنتوسیانین‌ها، سال‌ها مورد مطالعه قرار گرفته‌اند و اکنون بهترین گروه متابولیت‌های ثانویه گیاهی را با توجه به (زیستی) شیمی و ژنتیک نشان می‌دهند.

To date, several possibilities exist to change the genetics of plants including classical breeding and modern molecular biological approaches such as recombinant DNA techniques and plant trans­ formation methods. The aim of this publication is to review the feasibilities, offered by the current technologies, to modify flower colours. Due to the great importance of anthocyanins as flower pigments, the main part of this study deals with this class of flavonoids responsible for most red-, purple- and blue colours. Being electron deficient, the flavylium nucleus of the anthocyanins is highly reactive and undergoes - dependent upon pH - readily structural transformations which are coupled with colour changes. A number of mechanisms that stabilizes the coloured - at expense of the colourless structures in plants are described, including acylation, co pigmentation and metal complex formation. Because no plant species possesses the genetic capacity for producing varieties in the full spectrum of colours, man has looked for methods to change the genetic properties of plants. In recent years, conventional flower breeding is more and more being supplemented by genetic engineering techniques. This technology offers the possibility to insert specific genes into the cell genome and to transfer genes most efficiently between different organisms. The common flower pigments, the anthocyanins, have been studied for many years and represent now the best understood group of secondary plant metabolites with respect to (bio)chemistry and genetics.