Pigmenty antochlorowe

Pigmenty antochlorowe (ἄνθος anthos = kwiat; χλωρός chlōrós = żółtawy) to grupa wtórnych metabolitów roślinnych, które wraz z karotenoidami i niektórymi flawonoidami dają żółty kolor kwiatów. Zarówno chalkony , jak i aurony są znane jako pigmenty antochlorowe. Pigmenty anthochlorowe służą jako przewodniki nektaru UV w niektórych roślinach. Ważnymi barwnikami antochlorowymi roślin gromadzących są rośliny z rodzaju Coreopsis , Snapdragon ( Antirrhinum majus ) czy Bidens ferulifolia .

Podstawowa budowa chalkonów i auronów.

Historia

Botanicy wcześnie zaczęli zajmować się rozmieszczeniem żółtych pigmentów barwiących kwiaty, zwłaszcza karotenoidów i żółtych flawonoidów. Pierwsza wzmianka o żółtych pigmentach o właściwościach przypominających pigmenty antochlorowe została wymieniona przez Fremy'ego i Cloeza w 1854 r. Jednak w literaturze istnieje tylko kilka i często sprzecznych wzmianek dotyczących pigmentów antochlorowych, co prawdopodobnie wynika z faktu, że „ … antochlor [pigment] występuje rzadko w królestwie roślin, a my [botanicy] jesteśmy przyzwyczajeni do przypisywania żółtego zabarwienia kwiatów nieco bezkrytycznie karotenoidom ” .

Klasyfikacja

Chociaż antochlory są często zaliczane do flawonoidów , ich struktury nie można wyprowadzić ze szkieletu flawonoidów. Niektóre rośliny (zwłaszcza Asteraceae) gromadzą dwa rodzaje pigmentów antochlorowych. Z jednej strony hydroksytypy chalkonów i auronów , z drugiej strony deoksytypy chalkonów i odpowiadające im aurony. Oba typy różnią się jedynie obecnością grupy hydroksylowej odpowiednio w pozycji 6' pierścienia B (chalkony) lub w pozycji 4 pierścienia A (aurony). Hydroksychalkony są produktami pośrednimi późniejszej biosyntezy flawonoidów i szybko izomeryzują do flawanonów chemicznie lub enzymatycznie . Zatem hydroksychalkony nie mogą się gromadzić w roślinach.

Różne typy pigmentów antochlorowych.

Różne pigmenty antochlorowe oraz ich klasy i rodzaje

Nazwa	Klasa	Typ	R1	R2	R3	R4
izolikwirytygenina	Chalkon	Dezoksy	H	H	H	OH
Isoliquiritigenin 4'- O -β-d-glukozyd	Chalkon	Dezoksy	H	H	H	OGlc
Butein	Chalkon	Dezoksy	H	OH	H	OH
Buteina 4'- O -β-d-glukozyd	Chalkon	Dezoksy	OH	H	H	OGlc
Robteina	Chalkon	hydroksy	OH	OH	H	OH
Robtein 4'- O -β-d-glukozyd	Chalkon	hydroksy	OH	OH	OH	OGlc
Okanina	Chalkon	hydroksy	OH	H	OH	OH
Marein (okanina 4'- O -β-d-glukozyd)	Chalkon	hydroksy	OH	H	OH	OGlc
sulfuretyna	Auron	Dezoksy	OH	H	H	OH
sulfuretyna 6- O -β-d-glukozyd	Auron	Dezoksy	OH	H	H	OGlc
Maritimetin	Auron	Dezoksy	OH	H	OH	OH
Maritimein (Maritimetin 6- O -β-d-glukozyd)	Auron	Dezoksy	OH	H	OH	OGlc
3',4',5',6-tetrahydroksyauron	Auron	hydroksy	OH	OGlc	H	OH
3',4',5',6-tetrahydroksyauron 6- O -β-d-glukozyd	Auron	hydroksy	OH	OGlc	H	OH

Biosynteza

Tworzenie pigmentów antochlorowych opiera się na szlaku biosyntezy wspólnym dla wszystkich flawonoidów. Kluczem do tego procesu jest enzym syntaza chalkonu (CHS), który katalizuje tworzenie hydroksylochalkonu z trzech cząsteczek malonylo-CoA i jednej cząsteczki cynamoilo-CoA. Funkcjonując jako półprodukty późniejszej biosyntezy flawonoidów , hydroksychalkony nie są stabilne chemicznie i szybko izomeryzują do flawanonów. Jednak niektóre rośliny są zdolne do gromadzenia hydroksyauronów, tworzonych przez enzym syntazę auronu (AUS).

W obecności enzymu reduktazy chalkonowej (CHR) i NADPH jako kofaktora, funkcja tlenu w poliketydowym związku pośrednim jest zmniejszana i eliminowana w postaci wody przed cyklizacją, co prowadzi do powstania 6'-dezoksychalkonów. W przeciwieństwie do hydroksychalkonów, dezoksychalkony są stabilne chemicznie i dlatego mogą gromadzić się w roślinach.

Równolegle z monooksygenazą 3'-hydroksylazą flawonoidową, enzym 3-hydroksylaza chalkonu katalizuje hydroksylację w pozycji C3 pierścienia A chalkonów. Ta dodatkowa grupa hydroksylowa powoduje przesunięcie absorpcji światła i prowadzi do nieco innego żółtego odcienia, gdy chalkon gromadzi się w roślinach .

Podobnie jak hydroksychalkony, dezoksychalkony można przekształcić w odpowiednie aurony, katalizowane przez enzym syntazę auronu (AUS).

Kolejne procesy mogą obejmować metylację, glikozylację i acetylację.

Ogólny szlak biosyntezy pigmentów antochlorowych.

Znaczenie ekologiczne

Żółte zabarwienie kwiatów pojawiło się jako przystosowanie do zmysłu kolorów owadów w celu przyciągnięcia owadów zapylających. Wiele astrowatych gromadzi karotenoidy, a także barwniki antochlorowe [7]. U Bidens ferulifolia (Jacq.) karotenoidy są równomiernie rozmieszczone na płatkach, podczas gdy pigmenty antochlorowe gromadzą się u podstawy płatków. Podczas gdy dla ludzi kwiaty wydają się monochromatyczne żółte, płatki wydają się dwukolorowe dla na promieniowanie UV , ze względu na różną absorpcję promieniowania UV przez karotenoidy i pigmenty antochlorowe. Rośliny wykorzystują to zjawisko do kierowania zapylaczy do środka płatka [ryc. 4].

Oprócz zapewniania żółtego zabarwienia kwiatów, pigmenty antochlorowe odgrywają nieodzowną rolę w układzie odpornościowym kwiatów i zdrowotności roślin.

Weryfikacja

Wystawienie antochlorów na działanie amoniaku lub alkalicznych oparów papierosów powoduje zmianę koloru z żółtego na pomarańczowy . Jest to łatwe podejście do wykrywania pigmentów antochlorowych. Wynika to z zależnego od pH przejścia niezdysocjowanych fenolowych do fenolanów, co skutkuje przesunięciem batochromatycznym o około 100 nm od fioletowego do niebieskiego zakresu widma. Odpowiednie przesunięcie odbitych długości fal jest postrzegane przez ludzkie oko jako zmiana koloru

Przewodniki miodowe Bidens ferulifolia: fotografia UV przodu (a) i tyłu (e); fotografia w świetle dziennym przed (b + f) i po (c + g) barwieniu amoniakiem.

Spektrofotometria: Zmiany absorbancji światła buteiny chalkonowej i siarki auronu w zależności od pH.