Sắc tố thực vật và kỹ thuật thu nhận

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC





ĐỒ ÁN MÔN HỌC




GVHD: TS. Lê Thị Thủy Tiên
SVTH: Trần Thị Thanh Huệ
MSSV: 60700910


TP.HCM, tháng 6 năm 2011
Đề tài: SẮC TỐ THỰC VẬT VÀ KỸ
THUẬT THU NHẬN
i

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Lê Thị Thủy Tiên đã tận tình hướng dẫn và giúp
đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện đồ án.
Cảm ơn quý thầy cô bộ môn Công nghệ sinh học, khoa Kỹ thuật Hóa Học, trường
Đại học Bách Khoa TpHCM đã giảng dạy nhiệt tình và truyền đạt những kiến thức quý
báu của mình giúp tôi hoàn thành chương trình học.
Xin cảm ơn tất cả bạn bè, những người đã quan tâm, giúp đỡ tôi hoàn thành đồ án

môn học này.
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 6/2011
Trần Thị Thanh Huệ














ii

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2011
Chữ ký của giáo viên


iii


MỤC LỤC
Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ SẮC TỐ THỰC VẬT 1
1.1. Khái niệm 1
1.2. Các loại sắc tố có trong thực vật 3
1.2.1. Màu xanh lá – Chlorophylls 3
1.2.2. Màu vàng, cam và đỏ - Carotenoid 5
1.2.3. Màu đỏ, xanh dương và đỏ tía – Anthocyanin và Betalain 6
1.2.3.1. Flavonoid 6
1.2.3.2. Màu xanh dương 8
1.2.3.3. Betalains 8
Chương 2: NHÓM SẮC TỐ CAROTENOID 11
2.1. Giới thiệu 11
2.2. Tính chất 11
2.2.1. Tính chất vật lý 12
2.2.2. Tính chất hóa học 12
2.3. Cấu trúc và chức năng 13
2.4. Sinh tổng hợp và điều khiển 17
2.4.1. Sinh tổng hợp carotenoid và lạp thể 17
2.4.2. Isoprenoid-chất nền carotenoid 19

2.4.3. Phytoene synthase 21
2.4.4. Desaturase 22
2.4.5. Isomerase 23
2.4.6. Cyclase 24
2.4.7. Hydroxylase 26
2.4.8. Zeaxanthin epoxidase và violaxanthin de-epoxidase 26
2.4.9. Neoxanthin synthase 27
2.4.10. Sản phẩm tách 27
Chương 3: KỸ THUẬT THU NHẬN CAROTENOID 28
3.1. Giới thiệu 29
iv

3.2. Chuẩn bị mẫu, chiết tách và xà phòng hóa 30
3.3. Lọc và tách 31
3.3.1. Sắc ký cột 31
3.3.2. Sắc ký lớp mỏng 31
3.3.3. Sắc ký lỏng hiệu suất cao 33
3.4. Đặc điểm và xác định 34
3.4.1. Phổ khả kiến và phổ hồng ngoại 34
3.4.2. Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 35
3.4.3. Khối phổ 36
3.4.4. Nghiên cứu hóa học lập thể 36
3.4.5. Hóa học vi lượng 37
3.4.6. Định lượng 37
Chương 4: VAI TRÕ CỦA CAROTENOID ĐỐI VỚI CON NGƯỜI 38
4.1. Vai trò của carotenoid trong việc duy trì sức khỏe con người 38
4.2. Carotenoid và tổn hại quang oxy hóa 40
4.3. Carotenoid và sự điều khiển các phản ứng của hệ miễn dịch 40
4.4. Carotenoid và sự ức chế bệnh tim mạch 41
4.5. Carotenoid và phòng ngừa ung thư 41

4.6. Tăng tiềm lực của hoạt tính carotenoid 42
KẾT LUẬN 42
TÀI LIỆU THAM KHẢO 43






v




DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Các loại sắc tố chính ở thực vật và ở các sinh vật khác 3
Bảng 1.2. Các anthocyanidin phổ biến và màu sắc của chúng 9
Bảng 2.1. Bước sóng hấp thụ mạnh nhất đối với một số carotenoid 12
Bảng 2.2. Tên hệ thống của carotenoid 17
Bảng 3.1. Sắc ký lớp mỏng của carotenoid. Giá trị R
F
( β-carotene = 1.00 của hệ thống 1,2 và 3, và giá
trị R
F


cho hệ thống 4 33

vi





DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Quang phổ khả kiến của bức xạ điện từ 3
Hình 1.2. Cấu trúc hóa học của các loại sắc tố thực vật 11
Hình 2.1. Sự đa dạng của carotenoid. 14
Hình 2.2 Sinh tổng hợp carotenoid ở thực vật bậc cao 19
Hình 2.3 Sự sinh tổng hợp isoprenoid theo con đường MVA và MEP 20
Hình 3.1. Cấu trúc một vài carotenoid điển hình 32
Hình 3.2. Quang phổ hấp thu thấy được của β-carotene, γ-carotene và lycopene trong dầu ether 37
Hình 3.3. Cấu trúc của dinochrome A 39

1

Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ SẮC TỐ THỰC VẬT

1.1. Khái niệm
Sắc tố là những hợp chất hóa học chỉ phản xạ ánh sáng ở bước sóng khả kiến và
tạo nên màu sắc. Hoa, san hô và thậm chí cả da động vật chứa các loại sắc tố tạo nên màu
sắc của chúng. Và một đặc tính quan trọng hơn là khả năng hấp thụ ánh sáng ở các bước
sóng nhất định.
Màu sắc của thực vật xuất hiện nhờ các hợp chất màu gồm biochromes, có khả
năng hấp thụ và phản xạ ánh sáng ở những bước sóng khác nhau, và sự phản xạ ánh sáng
sẽ thể hiện màu sắc. Màu sắc còn là kết quả của hỗn hợp bước sóng còn lại được phản xạ.
Mắt con người có khả năng nhìn thấy ánh sáng trong dãy 400-700nm, tương đương với
dãy màu của cầu vồng được Newton tìm ra: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím.
Những bí ẩn của các loại sắc tố thực vật là điều cuốn hút lâu đời nhất đối với các
nhà thực vật học.Nghiên cứu đầu tiên được công bố về carotenoid vào thế kỷ 19, và thuật
ngữ “diệp lục tố” lần đầu tiên được sử dụng vào năm 1818. Sự đa dạng của màu sắc và
việc dễ dàng nhận dạng sự thay đổi đã giúp hoa trở thành đối tượng nghiên cứu gen phổ
biến nhất, mở đầu là thí nghiệm của Mendel trên cây đậu Hà lan, dẫn tới việc xác định
yếu tố màu sắc di động được gọi transposon trong cây bắp, đã giúp cho Barbara
McClintock nhận được giải Noel về sinh lý học và y học vào năm 1983. Những nghiên
cứu về sắc tố đã dẫn đến phát hiện mang tính đột phá trong lĩnh vực sinh học phân tử; Ví
dụ như khi nghiên cứu về anthocyanin, đã xác định được nhân tố chuyển vị đầu tiên, và
thực hiện sự phân tách cDNA.
Các sắc tố chịu trách nhiệm thể hiện màu sắc trong những thực vật bậc cao được
phân loại thành các nhóm: chlorophyll, carotenoid (carotene, xanthophyll), flavonoid
(chalcone, anthocyanin, flavone, flavonol) và betalain (betaxanthin, betacyanin).
Trong tế bào Prokaryote (Cyanobacteria) và Eukaryote (tảo đỏ) , đó là những sắc
tố quang hợp có thể tan được trong nước gọi là phycobilin, được tìm thấy trong tế bào
chất hoặc stroma của lục lạp. Có hai loại phycobilin – phycocyanin và phycoerythrin. Sắc

tố hơi xanh phycocyanin được tìm thấy trong cyanobacteria và đem đến cho chúng cái
tên “blue-green algae”, và sắc tố hơi đỏ phycoerythrin chỉ được tìm thấy trong tảo đỏ.
Những sắc tố này liên kết cộng hóa trị với protein tạo thành phycobiliprotein và một phức
siêu phân tử gọi là phycobilisome. Hai phycobilin chính là phycocyanobilin và
phycoerythrobilin hấp thụ ánh sáng tương ứng tại bước sóng 620 nm và 560 nm.
Màu sắc thực vật rất đa dạng. Có khoảng 600 carotenoid, 7000 flavonoid và hơn
500 anthocyanin đã được xác định
2

Nhóm sắc tố chính được xác định tại những bộ phận khác nhau của cây.
Flavonoids xuất hiện hầu hết ở các mô; carotenoid có mặt trong lá, rễ, hạt, quả và hoa.
Một vài sắc tố khác như anthocyanin hoặc diệp lục tố có ở những vị trí tế bào đặc biệt
hoặc dưới mức tế bào. Anthocyanin thường được tìm thấy trong tế bào biểu bì hoặc trong
cánh hoa, trong khi diệp lục tố và carotenoid có trong lục lạp của tế bào quang hợp dưới
biểu bì của lá. Như anthocyanin, betalain tan trong nước và xuất hiện trong không bào.
Tất cả các đặc điểm tạo nên vẻ đẹp của cây đã hấp dẫn các loài động vật, côn
trùng, chim và dơi đến để tìm thức ăn. Trong quá trình tương tác đó, chúng góp phần phát
tán hạt phấn giúp cho quá trình thụ phấn. Vì lý do đó, thực vật nổi bật với môi trường
xung quanh để dễ nhận thấy ở khoảng cách xa, giúp cho quá trình thụ phấn trên không.
Vì vậy, thực vật phát triển, trải qua quá trình tiến hóa đã tạo nên những nét đặc trưng
(màu sắc, mùi hương) để giúp cho quá trình thụ phấn. Thực vật xuất hiện đầu tiên vào kỷ
Đại trung sinh, chỉ có màu kem và sau quá trình phát triển màu sắc nét hơn, tăng nồng độ
của các sắc tố khác.
Sắc tố mang đến màu sắc cho hoa thực vật hạt kín và thường phổ biến ở những
cây có mạch. Sắc tố được tạo ra bởi cấu trúc điện tử do sự tương tác giữa ánh sáng với
chất màu trong mô thực vật. Sắc tố đầu tiên xuất hiện trong cây là diệp lục tố và
carotenoid, tích lũy trong lạp thể, và anthocyanin và betalain, bị hòa tan trong không bào.
Flavonoid và carotenoid tạo nên sắc tố ở thực vật. Mỗi nhóm hợp chất màu trong hoa,
quả và lá được thể hiện qua các màu sắc khác nhau như xanh, đỏ, tím, vàng và cam.
Những sắc tố khác nhau sẽ có khả năng hấp thụ ánh sáng khả kiến ở những bước sóng

khác nhau. Những loại sắc tố khác nhau được đánh dấu với cường độ hấp thu tối đa, đó là
một đặc tính quan trọng đối với những sinh vật sống trong những môi trường ánh sáng
khác nhau sẵn có. Flavonoids, cùng với anthocyanins tạo ra một dãy màu sắc cho hoa và
trái cây, bao gồm vàng, đỏ tương, đỏ, hồng, tím và xanh dương. Carotenoids cung cấp
cho hoa và trái cây những màu sắc riêng từ vàng tới đỏ, và là thành phần cần thiết cho sự
quang hợp.
Màu sắc của vài loại hoa, quả và lá là do sự kết hợp của các loại sắc tố khác nhau,
thường tạo ra một cấu trúc phức tạp gọi là đồng sắc tố giúp cho màu sắc ổn định hơn.
3


Hình 1.1. Quang phổ khả kiến của bức xạ điện từ

Bảng 1.1. Các loại sắc tố chính ở thực vật và ở các sinh vật khác

Nhóm sắc tố
Loại
Vị trí
Màu sắc
Phycobilin

Diệp lục tố

Carotenoi

Flavonoid


Betalain

Phycocyanin
Phycoerythrin
Diệp lục tố a, b

Carotene
Xanthophyll
Chalcone
Flavonol
Anthocyanin
Betaxanthin
Betacyanin
Cyanobacteria, tảo đỏ
Tất cả thực vật quang
hợp
Thực vật, vi khuẩn và
một số loài giáp xác

Cây hạt trần và cây hạt
kín

Xương rồng và một số
loài nấm

Hơi xanh
Đỏ
Xanh lá cây

Vàng, cam đỏ

Kem, vàng nhạt,
hồng, đỏ, xanh
dương và đen
Vàng, đỏ


1.2. Các loại sắc tố có trong thực vật
1.2.1. Màu xanh lá – Chlorophylls
Sắc tố thực vật phổ biến nhất là chất diệp lục, có trong lá và các bộ phận tiếp xúc
với ánh sáng. Diệp lục tố cùng với carotenoid được xác định trong lục lạp và có chức
năng hấp thụ năng lượng ánh sáng cần thiết cho hoạt động quang hợp. Có hai loại diệp
4

lục tố trong thực vật bậc cao: diệp lục tố a và diệp lục tố b. Số lượng diệp lục tố tùy thuộc
vào loại thực vật, điều kiện ánh sáng và sự có mặt của các chất khoáng như Mg. Thông
thường chlorophyll a có hàm lượng gấp 2-4 lần so với chlorophyll b mặc dù phổ của
acetone chiết từ cây bạc hà tươi, cây sả và cây tầm ma cho thấy tỉ lệ diệp lục tố a/b thay
đổi từ 3:1 trong cây xả và cây tầm ma đến 1:1 trong bạc hà. Những loại cây ưa tối chứa ít
diệp lục tố a và diệp lục tố b hơn. Thay thế Mg bởi các ion Fe sẽ tạo nên sản phẩm xám
nâu diệp lục tố, và sự hiện diện của ion Zn và Cu sẽ làm tăng sự ổn định của màu xanh lá
cây tự nhiên.
Các phân tử chlorophyll là một dẫn xuất của porphyrin, đó là một cái khung cho
gồm bốn pyrrole vòng chứa một ion Mg ở trung tâm. Sự hiện diện của Mg ở trung tâm
phân tử diệp lục tố đóng vai trò quan trong trong việc hấp thu năng lượng ánh sáng, và
vòng pyrrole tạo ra một cấu trúc với liên kết đơn và đôi, tạo điều kiện cho việc hấp thu
quang tử ánh sáng. Phần đuôi của phân tử chứa 20 nguyên tử carbon được gắn vào
tetrapyrrole của chlorophyll. Sự khác nhau về cấu trúc giữa diệp lục tố a và b là do sự
tham gia của những nhóm khác nhau gắn vào nguyên tử carbon thứ ba trong vòng pyrrole
II. Diệp lục tố a có chứa nhóm CH
3

, trong khi diệp lục tố b chứa nhóm CHO. Sự chuyển
đổi từ diệp lục tố a thành diệp lục tố b có thể xảy ra trong lục lạp, là kết quả của hoạt
động của CAO oxygenase mã hóa bởi các gen xác định được tìm thấy ở Arabidopsis
thaliana và Oryza sativa.

Màu xanh của lá cây là do diệp lục tố có khả năng hấp thụ ánh sáng ở bước sóng
khả kiến, chủ yếu là dãy màu xanh (420-460 nm) và đỏ (650-700 nm), và phản xạ ánh
sáng xanh (~550 nm). Tuy nhiên, nguyên nhân sinh lý của màu xanh thực vật vẫn chưa
được biết đến hoàn toàn. Người ta cho rằng màu xanh lá thích nghi tốt trong những điều
kiện ánh sáng khác nhau – chiếm ưu thế trong môi trường sống. Sự tồn tại của sắc tố
xanh lá không chỉ do khả năng hấp thụ ánh sáng của diệp lục tố dưới các sự thay đổi các
bức xạ và tối ưu việc sử dụng năng lượng ánh sáng trong vận chuyển quang điện tử, mà
còn do khả năng tự bảo vệ lục lạp khỏi năng lượng ánh sáng dư thừa bằng cách phân ly
nó dưới dạng nhiệt hoặc huỳnh quang. Do đó, màu xanh của thực vật là kết quả của các
phản ứng phức tạp sinh tổng hợp diệp lục tố. Phản ứng cuối cùng phụ thuộc ánh sáng
được xúc tác bởi NADPH-protochlorophyllide oxidoreductase (POR). Trong Arabidopsis
thaliana, có ba dạng đồng phân của POR: POR A, POR B và POR C. Trong những cây
con bị úa vàng, một lượng lớn oxidoreductase POR A, cũng như POR A mRNA được
tích lũy. Sau khi tiếp xúc với ánh sáng, mức độ POR giảm nhanh chóng do sự phân giải
protein. Sự phân giải protein nhanh chóng của các đồng phân này là lý do cây ưa râm
5

không có chứa diệp lục tố. Đồng phân POR B chịu trách nhiệm tổng hợp diệp lục tố được
tìm thấy trong lúa mạch và Arabidopsis thaliana phát triển dưới ánh sáng.
Trong A. thaliana, 30 gen mã hóa enzyme tham gia vào việc tổng hợp diệp lục tố
đã được xác định. Đột biến ở những gen này thường gây hại cho cây. Diệp lục tố bị đột
biến thường có màu xanh lá nhạt hơn, nhạy cảm với ánh sáng, là kết quả của việc sản
xuất thừa protochlorophyllide. Những đột biến đặc biệt có lợi trong việc tìm hiểu những
quy tắc diệp lục tố tổng hợp và tương tác với sự phát triển của thực vật. Đặc biệt quan
tâm là đột biến trong gen mã hóa uroporphyrino-gen III decarboxylase. Đột biến này có

đặc điểm các vết hoại tử trên lá do tích lũy các phototoxic trung gian.
1.2.2. Màu vàng, cam và đỏ - Carotenoid
Carotenoid là nhóm hợp chất hòa tan trong chất béo, được hình thành nhờ sự tham
gia của tám đơn vị isoprenoid, là một nhóm lớn sắc tố terpenoid (hơn 600 hợp chất) được
tìm thấy trong vi khuẩn quang hợp, tảo, nấm, tế bào thực vật bậc cao và động vật. Các
carotenoid được chia thành hai nhóm: cam-đỏ carotene, đó là các hydrocarbon chưa bão
hòa; và vàng-cam xanthophyll, có chứa thêm oxy trong phân tử của chúng.
Các màu vàng, cam và đỏ của carotenoid là do hệ thống liên hợp của liên kết đôi
C-C. Có ít nhất bảy liên kết đôi trong hệ liên hợp cần thiết để tác động và màu sắc. Mở
rộng hệ thống liên hợp cho màu đậm hơn.
Trong thực vật bậc cao, chúng tham gia vào việc thu nhận ánh sáng cho quang hợp
và bảo vệ chống lại ánh sáng có cường độ cao, tham gia vào năng lượng và vận chuyển
điện tử. Trong phản ứng thu nhận ánh sáng, carotenoids hoạt động như sắc tố phụ và
chuyển năng lượng kích thích chodiệp lục tố b.
Carotenoid cũng có mặt trong lục lạp, cho màu vàng-đỏ-cam. Các sắc tố này xác
định màu sắc của vài loại thực vật (hoa hồng và cúc vạn thọ), hoa quả (cà chua), rễ
(carot) và hạt (ớt đỏ). Các màu sắc bất thường của một số carotenoid là do sự tương tác
giữa một số carotenoid với apoprotein như astaxanthin với crustacyanin, cung cấp màu
xanh của tôm hùm. β-carotene và lycopene là những carotenoid phổ biến nhất ở thực vật,
tạo màu sắc đặc trưng ở cà rốt, cà chua; Các đại diện của xanthophyll là zeaxanthin,
violaxanthin và lutein. Ngoài chức năng như một ăngten, một vài xanthophyll
(vioxanthin, lutein) còn đóng vai trò tạo màu vàng của lá mùa thu (xanthos = yellow,
phyll = leaf)
Carotenoid hấp thụ ánh sáng ở bước sóng 400-500 nm. Ngoài vai trò vận chuyển
năng lượng đến diệp lục tố, carotenoid còn có chức năng chính trong việc bảo vệ lục lạp
khỏi điều kiện ánh sáng cường độ cao.
Một ứng dụng quan trọng của công nghệ sinh học là nâng cao giá trị dinh dưỡng
của cây trồng bổ sung vào chế độ ăn uống. Carotenoid là một phần quan trọng của chế độ
6

ăn uống bao gồm vitamin A và chất chống oxy hóa. Một trong những biến đổi gen được
xác định sớm nhất là tiền β-carotene, một tiền chất của vitamin A. Những giống gạo biến
đổi gen với các gen mã hóa phytoene synthase và lycopene β-cyclase được tạo ra từ
Narcissus pseudonarcissus và Erwinia uredovora đã được sản xuất. Những dòng sản
phẩm β-carotene thể hiện sắc tố màu da cam của hạt gạo, dẫn đến cái tên “Golden Rice”.
Carotenoid có mặt trong lá cây cùng với anthocyanin, cây thay đổi màu sắc nhanh
chóng từ vàng, tím thể hiện quá trình trao đổi chất mạnh mẽ. Đây là tín hiệu thu hút côn
trùng và trong trường hợp đó giúp tiêu diệt các kí sinh trùng gây hại cho quá trình trao
đổi chất.
1.2.3. Màu đỏ, xanh dương và đỏ tía – Anthocyanin và Betalain
1.2.3.1. Flavonoid
Flavonoids là những chất hóa học thuộc nhóm polyphenol, có bộ khung gồm 15
nguyên tử carbon tạo thành 2 vòng phenyl, A và B được nối bởi cầu 3 carbon
Có hơn 7000 dẫn xuất chứa cấu trúc này được tìm thấy. Ở thực vật bậc cao, các
hợp chất này được chia thành vài lớp khác nhau về số lượng và vị trí nhóm hydroxyl trên
vòng A và B, mức độ oxy hóa của vòng C và sự hiện diện của cấu trúc nhị phân tử là sự
lặp lại cấu trúc C6-C3-C6. Flavonoid bao gồm anthocyanin, chalcone, aurone, flavone và
flavonol. Chúng hòa tan trong nước, nằm trong không bào như glycoconjugates, và hấp
thụ dãy ánh sáng khả kiến từ 280-315 nm. Flavonoid là những chất hóa sinh hoạt động
với những chức năng khác nhau: chúng chịu trách nhiệm về màu sắc cánh hoa và quả, tạo
ra bộ lọc tia UV, là chất chống oxy hóa, có hoạt tính kháng khuẩn và kháng virus. Chúng
kiểm soát gen mã hóa protein và tham gia vận chuyển auxin, là tín hiệu trực quan quan
trọng thu hút sâu bọ và động vật thụ phấn. Tên của nhiều anthocyanin phản ánh lịch sử
của chúng. Vào năm 1913, Willstatter và Everest đã xác định được sắc tố anthocyanin
xanh đầu tiên trong cây hoa bắp, và từ đó cấu trúc của hơn 600 loại anthocyanin khác
nhau cũng được xác định. Vào đầu năm 1664, sắc tố tím trong cây hoa bướm thuộc
anthocyanins được xác định, và được sử dụng như chỉ thị pH tự nhiên đầu tiên.
Sự đa dạng của flavonoid và chức năng tạo màu sắc cho cây là một trong những
nghiên cứu lâu đời nhất ở thực vật. Anthocyanin là nhóm sắc tố flavonoid phổ biến nhất,
thường tạo màu đỏ tươi, đỏ, xanh dương và tím cho cánh hoa, quả và thân cây, có trong

biểu bì, tế bào dưới biểu bì, hòa tan trong không bào hoặc tích lũy trong các túi
anthocyanoplast. Anthocyanin bao gồm aglycone (anthocyanidin), đường, đôi khí có
phenolic hoặc acid hữu cơ. Có 20 loại aglycone được xác định và 18 loại có nguồn gốc tự
nhiên. Aglycones tự do rất hiếm ở thực vật, bởi vì thể glycosylated ổn định hơn. Đường
đặc trưng bởi một hoặc nhiều đơn vị glucose, rhamnose, galactose, arabinose, xylose
hoặc acid glucuronic liên kết với aglycone ở các vị trí 3-OH, 5-OH hoặc 7-OH.
7

Anthocyanin có thể bị acyl hóa bởi một hoặc nhiều phân tử phenolic acid như p-coumaric
acid, acid ferulic, cinnamic acid và caffeic acid hoặc aliphatic acid…
Anthocyanin là các glycoside có nhóm đường gắn với anthocyanidin. Trong cấu
trúc anthocyanins, 17 loại anthocyanidin đã được xác định, phổ biến nhất là cyaniding,
delphinidin, pelargonidin, peonidin, malvidin và petunidin. Màu sắc của anthocyanin chịu
ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, một trong số đó là số lượng nhóm hydroxyl và methoxyl.
Nếu có mặt nhiều nhóm OH sẽ có màu xanh, nhiều nhóm OCH
3
sẽ tiến về màu đỏ. Nét
đặc trưng của nhóm sắc tố này là khả năng thay đổi màu sắc dưới ảnh hưởng của các
nhân tố môi trường. Ở pH acid, anthocyanin sẽ có màu đỏ và ở pH kiềm có màu xanh.
Màu của anthocyan còn phụ thuộc vào sự có mặt của các ion kim loại như Al, Fe và Mg.
Flavone thường có màu vàng nhạt hoặc màu kem, và có thể hấp thụ tia cực tím, vì thế,
chúng có khả năng bảo vệ chống lại bức xạ tia cực tím.
Việc áp dụng kính hiển vi điện tử trong nghiên cứu cánh hoa đã cho thấy sự hiện
diện của các cầu cơ quan như anthocyanic vacuolar inclusions (AVIs) trong vài nhóm, ví
dụ như Lisianthius, Dianthus caryophyllus, Salvia, Antirrhinum, Eustoma và Delphinium.
Những cấu trúc này được hình thành bởi các anthocyanin gắn với phức protein bởi liên
kết hydro, và màu sắc đậm hơn, đặc biệt là trong vùng giàu AVIs.
Nhiều gen liên quan đến việc sinh tổng hợp các anthocyanin khác nhau đã được
xác định. Việc hoàn thiện bộ gen của Arabidopsis thaliana đã cho chúng ta biết thêm về
cơ chế điều hòa biểu hiện gen, điển hình là hoạt động ở tế bào biểu bì cánh hoa và có thể

tác động lại các yếu tố môi trường như bước sóng và cường độ ánh sáng. Tổng hợp
anthocyanin cũng có thể do nhiều yếu tố stress khác như điều kiện lạnh, nhiệt độ cao, độ
mặn và thiếu khoáng, đặc biệt là nitrogen và phosphorus, thường được biểu thị bởi màu
tía của thân và lá. Các yếu tố môi trường phổ biến ảnh hưởng đến màu sắc là pH đất. Nó
có thể ảnh hưởng đến đến pH trong các ngăn tế bào và bằng cách này có thể thay đổi tích
lũy subcellular của flavonoid hoặc các các chất cấu thành tế bào tương tác với sắc tố
flavonoid. Đột biến trong gen glucosyltransferase (GTs) đã làm thay đổi vị trí của
flavonoid từ không bào đến tế bào chất, kết quả là hoa vàng. Một sô gen điều hòa pH
không bào cũng sinh tổng hợp anthocyan trong cây thuốc lá cảnh.
Nghiên cứu về anthocyanin ở cây hai lá mầm đã chứng minh rằng màu sắc của cây
liên quan đến hai mức điều hòa gen của tổng hợp flavonoid. Đầu tiên bao gồm những gen
mã hóa enzyme liên quan đến bước đầu quá quá trình tổng hợp flavonoid: chalcone
synthase (CHS) và chalcone isomerase (CHI). Thứ hai liên quan đến biểu hiện gen tham
gia vào giai đoạn cuối của việc sản xuất anthocyan, như là DFR (dihydroflavonol
reductase) hoặc LDOX/ANS (leucoanthocyanidyn dioxygenase/anthocyanidins
synthase).
8

Đột biến của CHS trong cả cây bắp và cây thuốc lá cảnh đã sản xuất phấn hoa
trắng thay vì vàng ở thực vật hoang dã. Ví dụ như, trong trường hợp của DFR, các biến
đổi gen sử dụng cấu trúc gen đảo cho sự sắp xếp các nucleotide ở giai đoạn sau để tổng
hợp flavonoid đã thay đổi màu sắc của hoa từ trắng sang hồng ở cây thuốc lá cảnh và từ
đỏ sang hồng ở cây hoa đồng tiền. Kỹ thuật di truyền đã tạo ra khả năng sử dụng những
gen này để biến đổi các loài cây trồng, giống để thu được các loại màu sắc.
1.2.3.2. Màu xanh dương
Những người trồng cây cảnh đã tạo ra được giống hoa hồng xanh. Trong chi này,
màu xanh cánh hoa thì không có trong tự nhiên, các tế bào biểu bì cánh hoa của chúng
không tích lũy delphinidin hoặc bất cứ dẫn xuất delphinidin nào, do thiếu một enzyme
chìa khóa liên quan đến việc tổng hợp: flavonoid 3’,5’- hydroxylase. Hoa hồng tích tụ
một lượng lớn pelargonidin, cyanidin và carotenoid. Ngoài ra pH trong các không bào

của các tế bào biểu bì cánh hoa ở khoảng giữa 3.69 và 5.78. Tại pH thấp như vậy,
anthocyanin có màu đỏ hoặc hồng. Một chủng hoa hồng, “Rhapsody in Blue”, chứa một
lượng nhỏ sắc tố xanh rosacyanin trong AVIs. Sự thay đổi màu từ tía sang xanh tỉ lệ với
độ tuổi là do sự tích tụ ngày càng tăng của anthocyanin trong các túi như cấu trúc AVI.
Tuy nhiên, cơ chế phân tử của hiện tượng này vẫn chưa rõ ràng.
Các nhà khoa học từ Florigen tại Öc đã chuyển gen mã hóa flavonoid hydroxylase
enzyme, cần cho sự tổng hợp dẫn xuất delphinidin xanh, để trồng hoa hồng xanh và cẩm
chướng xanh.
Các anthocyan đầu tiên được tách ra từ thực vật là cyanidin, có nguồn gốc từ cánh
hoa hoa bắp. Sau đó, các sắc tố còn lại được xác định trong hoa hồng. Sự khác biệt về sắc
tố giữa các loại hoa của hai loài được giải thích là do sự khác nhau của pH cánh hoa. Các
cấu trúc tinh thể của các sắc tố được tách ra từ hoa bắp cho thấy nó là một hợp chất phức
tạp gồm 6 phân tử cyanidin liên kết với Fe
3+
và Mg
2+
và 6 flavone liên kết với Ca
2+
. Các
siêu phân tử này được gọi là protocyanin.
1.2.3.3. Betalains
Nhóm betalain có khoảng 50 sắc tố đỏ gọi là betacyanin và 20 sắc tố vàng gọi là
betaxanthin. Tùy thuộc vào cấu trúc cộng hưởng, các sắc tố có thể có màu đỏ như trong
betacyanin, hoặc màu vàng nhạt trong vulgaxanthin-1. Betacyanin được tìm thấy nhiều
nhất là betanidin hoặc isobetanidin kết hợp với glucose, có thể bị acyl hóa.
Các nhóm anthocyanin-flavonoid và betacyanin-betaxanthin không đồng thời có
mặt trong cùng một cây, và do đó sự hiện diện của betalains không bao gồm sự hiện diện
của anthocyanin và ngược lại. Trong hầu hết các trường hợp không thể phân biệt
anthocyanin và betalain bằng trực quan, nhưng các thí nghiệm đã có thể phân biệt ở pH
và nhiệt độ khác nhau.

9

Betalain thay thế anthocyanin trong hầu hết các loài cẩm chướng. Chúng cũng
được phát hiện trong nấm (Amanita, Hygrocybe) và xương rồng. Cấu trúc betalain khác
nhau ở các chuỗi bên, có thể là các amino acid hoặc amine, và được chia thành hai nhóm:
betaxanthin (màu vàng, ví dụ như indicaxanthin trong xương rồng) và betacyanin (đỏ đến
tím, ví dụ như amaranthin trong Amaranthus caudatus). Đôi khi chúng tạo phức hợp với
tyrosine hoặc glycine (ví dụ như portulacaxanthin II và III được xác định trong Portulaca
grandifolia). Betalain, betanin và vulgaxanthin được tách từ củ cải đường. Các loại nấm
chứa acid betalamic thay vì betacyanin, có ngồn gốc từ hợp chất musca-purpurin và
musca-flavin.
Các nhà nghiên cứu Tây Ban Nha đã thực hiện một quan sát thú vị trên Mirabilis
(Mirabilis jalapa), có cánh hoa phát huỳnh quang. Những cánh hoa nở vào chiều tối để
thu hút côn trùng nhờ việc phát huỳnh quang. Cánh hoa có chứa hai loại sắc tố: sắc tố
phát huỳnh quang và sắc tố không phát huỳnh quang. Một vài cánh hoa màu vàng, có
betaxanthin và phát ra ánh sáng huỳnh quang xanh, một vài phần khác có chứa cả sắc tố
betaxanthin vàng và betacyanin tím. Các sắc tố màu tím hấp thụ ánh sáng xanh lá phát ra
trong quá trình phát huỳnh quang. Sự kết hợp của cả hai loại sắc tố tạo ra những hoa văn
xanh lá để thu hút sâu bọ và dơi.

Bảng 1.2. Các anthocyanidin phổ biến và màu sắc của chúng

Anthocyanidyn
Loại
Màu sắc
10

Pelargonidin
Cyanidin
Delphinidin
Malvidin
Peonidin
Petunidin
R2,4,5,7,-OH; R1,3,6-H
R1,2,4,5,7-OH; R3,6-H
R1,2,3,4,5,7-OH; R6-H
R2,4,5,7,-OH; R1,3-OCH
3
R2,4,5,7,-OH; R1,3, OCH
3
R1,2,4,5,7,-OH; R3-OCH
3

Cam, đỏ
Đỏ tía, đỏ
Xanh dương
Màu tía, tím
Màu hồng

Màu tía, tím






11

Hình 1.2. Cấu trúc hóa học của các loại sắc tố thực vật. (a) Cấu trúc của phân tử diệp
lục tố, (b) Cấu trúc của carotenoid, (c) Cấu trúc của khung flavonoid cơ bản, (d)
Betalain: betacyanin và betaxanthin











Chương 2: NHÓM SẮC TỐ CAROTENOID

2.1. Giới thiệu
Carotenoid là một dạng sắc tố hữu cơ có trong thực vật và các loài sinh vật quang
hợp khác như tảo, một vài loại nấm và một vài loại vi khuẩn.
Các sắc tố carotenoid giúp cho nhiều loại trái cây và hoa có màu đỏ đặc trưng,
màu cam và màu vàng và một số hương liệu có nguồn gốc từ carotenoid, tạo ra giá trị

thương mại trong nông nghiệp, sản xuất thực phẩm và công nghiệp mỹ phẩm (Hình
2.1). Tuy nhiên, vai trò quan trọng của chúng là trong quang hợp và dinh dưỡng. Cụ
thể, carotenoid là thành phần phổ biến của tất cả các sinh vật quang dưỡng.
Carotenoid còn là thành phần quan trọng trong chế độ ăn uống, đóng vai trò là chất
chống oxy hóa và là tiền chất của vitamin A.
Carotenoid đã được nghiên cứu một thời gian dài. Vai trò quan trọng của
carotenoid trong việc bảo vệ khỏi ánh sáng gây chết được tìm ra ở vi khuẩn quang
dưỡng, Rhodobacter sphaeroides, bởi Stanier và các cộng sự (Griffiths el al., 1955).
Vòng xanthophylls, được xác định sau đó bởi Yamamoto (1962). Những nghiên cứu
gần đây đã làm rõ cơ chế chuyển hóa năng lượng và cơ chế bảo vệ bộ máy quang hợp,
và để xác định vai trò của gene và enzyme trong việc sinh tổng hợp lớp sắc tố quan
trọng này.
2.2. Tính chất
12

2.2.1. Tính chất vật lý
Carotenoid kết tinh ở dạng tinh thể hình kim, hình khối, lăng trụ đa diện, dạng lá
hình thoi.
Nhiệt độ nóng chảy cao : 130-2200ᵒC
Dung môi hòa tan khác nhau dẫn đến khả năng hấp thụ ánh sáng cũng khác nhau
với cùng một loại. Khả năng hấp thụ ánh sáng chỉ cần 1g cũng có thể thấy được bằng
mắt thường.



Bảng 2.1. Bước sóng hấp thụ mạnh nhất đối với một số carotenoid
Hợp chất
Hệ nối đôi liên hợp
Bước sóng, nm
A. Ảnh hưởng của số lượng các nối đôi

Phytoene
3
275
285
296
Phytofiuene
5
331
348
367
δ-carotene
7
378
400
425
Neurosporene
9
416
440
470
Lycopene
11
446
472
505
B. Ảnh hưởng bởi cấu trúc mạch vòng
α-carotene
11
431
462

495
β-carotene
11
425
451
483

2.2.2. Tính chất hóa học
Dựa vào quang phổ hấp thu của nó, người ta thấy được khả năng hấp thu ánh
sáng phụ thuộc vào nối đôi liên hợp, phụ thuộc vào nhóm C
9
mạch thẳng hay vòng,
cũng như nhóm chức gắn trên vòng.
Hợp chất 1,2-dihydro-1,1,6-trimethy naphthalene có thể tạo ra trong quá trình
phân hủy neoxanthin và những carotenoid khác trong quá trình bảo quản rượu vang

13

2.3. Cấu trúc và chức năng
Carotenoid là một họ lớn (khoảng hơn 600 loại) của isoprenoid (bảng 2.1). Hầu
hết là sự kết hợp của khung hydrocarbon C40 với cấu trúc khác. Carotenoid giúp cho
trái cây và hoa có màu sắc tươi sáng. . Màu sắc của từng loại carotenoid, thường là
dãy phổ từ vàng đến đỏ, là do một loạt các liên kết đôi liên hợp. Dãy màu sắc được
mở rộng bằng cách thay đổi cấu trúc chuỗi polyene. Tương tác của một số carotenoid
với apoprotein, như astaxanthin với protein crustacyanin từ những động vật có vỏ, có
thể tạo ra màu xanh mà sư thay đổi trở lại màu đỏ trong suốt quá trình nấu là do
protein bị biến tính.
Nhóm kết thúc của khung carotenoid có thể thẳng hoặc vòng, các nhóm kết thúc
phổ biến là vòng β-ionone của β-carotene và dẫn xuất của nó. Carotenoid với nhóm
β-ionone là tiền chất của vitamin A và do đó là thành phần chủ yếu trong bữa ăn.

Những vòng cuối mạch khác là vòng ε, phổ biến trong cây, và vòng cyclopentane của
capsanthin và capsorubin đã đem đến màu đỏ đặc trưng của ớt
Carotenoid có hai nhóm chính là carotene và xanthophyll – dẫn xuất dạng oxy hóa
của carotene.




14


Hình 2.1 Sự đa dạng của carotenoid.

15

- Carotene – C
40
H
56
là một carburdihydro chưa bão hòa, không tan trong
nước mà chỉ tan trong các dung môi hữu cơ. Công thức cấu tạo gồm một mạch
carbon dài gồm 8 gốc isoprene và hai đầu là một hoặc hai vòng ionon. Trong thực vật
thường có 3 loại carotene : alpha, beta và gama carotene. Cắt đôi phân tử beta
carotene ta được hai phân tử vitamin A. Bước sóng hấp thu cực đại của carotene ở
446-467 nm
- Xanthophyll – C
40
H
56
O

n
( n: 1-6) là dẫn xuất (dạng oxy hóa) của carotene.
Vì oxy từ 1 đến 6 nến có nhiều loại xanthophylls : cripthoxanthin (C
40
H
56
O), lutein
(C
40
H
56
O
2
), violaxanthin (C
40
H
56
O
4
). Các nguyên tử oxy liên kết trong các nhóm :
hydroxyl, carboxyl, acetoxyl, metoxyl, epoxyl, Bước sóng hấp thu cực đại của
xanthophyll ở 451-481 nm.
Dinh dưỡng
Thiếu vitamin A là nguyên nhân của một số rối loạn, khả năng sử dụng sắt kém,
chậm phát triển và bị mù, làm suy yếu miễn dịch và tăng tính nhạy cảm sẽ dẫn đến lây
nhiễm bệnh. Hơn 100 triệu trẻ em thiếu vitamin A. Thức ăn carotenoid, như α-
carotene và β-carotene, có thể được tách từ động vật có vú để tạo thành một hoặc hai
phân tử của 11-cis-retinal (vitamin A) tương ứng, và được gọi là tiền vitamin A.
Việc thụ phấn và biến đổi gen nhằm tăng lượng tiền vitamin A. Phần thịt màu
cam trong khoai tây được thích nghi với những điều kiện chung bởi phương pháp nuôi

truyền thống, và được giới thiệu đến Kenya như một nguồn mới của β-carotene. Có
nhiều ví dụ về biến thể của carotenoid, nhưng nổi tiếng nhất là “Golden Rice”, được
bắt đầu thiết kế để giải quyết vấn đề thiếu vitamin A ở các nước đang phát triển. PSY
từ hoa thủy tiên vàng (Narcissus pseudonarcissus) và vi khuẩn PDS, crtI, từ Erwinia
uredorva, nhằm mục tiêu nội nhũ hóa gạo, bởi vì hạt eleurone bên ngoài sẽ bị loại bỏ
trong quá trình xay. . Kể từ đó, dòng lúa vàng ưu tú T3 trong Indica và Japonica được
sản xuất. Phosphomannose isomerase được sử dụng như một điểm chọn đánh dấu để
ngăn ngừa các biến chứng của việc lựa chọn kháng kháng sinh. Những dòng ưu tú
hiện nay sẵn sàng cho việc đánh giá rủi ro và dinh dưỡng và thuần hóa giống cho địa
phương.
Có lẽ ví dụ ấn tượng nhất của việc vận dụng carotenoid được thực hiện trên cây
cải dầu (Brassica napus). Ngoài gen crtB của vi khuẩn PSY trong một hạt giống cụ
thể, thể hạt chịu trách nhiệm sản xuất carotenoid tăng 50 lần. Sự tích lũy carotenoid
thường có ảnh hưởng không mong muốn đến các quá trình khác của tế bào. Đồng thời
với việc tăng α- và β-carotene, tocopherol và chất diệp lục giảm, thành phần acid béo
16

thay đổi. Để carotenoid tích lũy đến mức cao, cần có một vùng thích hợp. Trong
trường hợp này, các phân tử kị nước có thể được cô lập trong các túi của tế bào hoặc
các giọt lipid trong thể hạt.
Hai loại carotenoid, lutein và zeaxanthin, quan trọng trong việc bảo vệ cây khỏi
ánh sáng và có tác dụng chống mù lòa do thoái hóa điểm vàng ở người. Thoái hóa
điểm vàng là nguyên nhân chính gây nên mù lòa ở các nước phát triển. Điều này là do
sự suy giảm chức năng của điểm vàng, một phần nhỏ của võng mạc được tiếp xúc
trực tiếp với ánh sáng. Điểm vàng được tích tụ zeaxanthin và lutein ở mức cao, có
mức tương quan thấp với sự thoái hóa điểm vàng. Do đó, có một số phương pháp tiếp
cận công nghệ sinh học đang được triển khai để sản xuất nhóm thực phẩm có
zeaxanthin và lutein có tỉ lệ cao. Ví dụ, đột biến của một loại tảo xanh đơn bào chịu
mặn, Dunaliella salina, làm cho khả năng tích lũy của zeaxanthin như xanthophyll
ban đầu. Trong trường hợp này, Dunaliella được nuôi để thu β-carotene của các sản

phẩm công nghiệp tự nhiên tại Australia và Israel. Khoai tây thường tích tụ lutein và
violaxanthin, được biến đổi gen để tích tụ zeaxanthin. Antisense và đồng kiềm hãm
của zeaxanthin epoxidase khoai tây tăng lượng zeaxanthin 4-130 lần.
Astaxanthin là một chất chống oxy hóa mạnh mẽ, và vì thế là thành phần quan
trọng trong chế độ ăn uống của con người. Tuy nhiên, giá trị chính của astaxanthin là
chất bổ sung thức ăn nuôi trồng thủy sản vì cho màu hồng đặc trưng của cá hồi.
Astaxanthin được sản xuất bởi một số lượng hạn chế sinh vật, bao gồm cả vi khuẩn
biển, nấm men và một số tảo xanh. Đối với mục đích thương mại, thường được tổng
hợp hóa học. Hoa của cây thuốc lá sản xuất ra astaxanthin nhờ gen β-carotene
ketolase (CrtO) của Haematococcus pluvialis. Việc bổ sung phương pháp tiếp cận
công nghệ sinh học sử dụng tảo biển và các cây trồng khác đang được triển khai ở
một số tổ chức
Việc sản xuất các carotenoid mới được thực hiện bởi các phát kiến gần đây.
Carotenoid mới được sản xuất trong Escherichia coli nhờ phân tử “breeding” của vi
khuẩn PDS (crtI) và gen β-cyclase (crtY). Sự xáo trộn ngẫu nhiên của hai gen cho
phép sản xuất ra các hợp chất màu khác nhau, bao gồm sự phối trộn các hợp chất
3,4,3’,4’-tetra-dehydro-lycopene, mặc dù không có cấu trúc không gian ba chiều và bị
thiếu thông tin về cơ chế xúc tác của enzyme. Người ta cũng lần đầu tiên sản xuất ra
carotenoid vòng đơn và torulene từ E. coli. Torulene không chỉ được sản xuất bởi sinh
vật mới, mà còn bởi một con đường trao đổi chất hoàn toàn mới, khác với cơ chế tìm
thấy trong tự nhiên. Một nguyên tắc tương tự đã được sử dụng trong một số trường
17

hợp để tạo ra các hợp chất mới có hoạt tính sinh học và sản xuất các carotenoid khó
tổng hợp hay tách chiết.
Bảng 2.2. Tên hệ thống của carotenoid


2.4. Sinh tổng hợp và điều khiển
2.4.1. Sinh tổng hợp carotenoid và lạp thể

Enzyme carotenoid không bền trong điều kiện in vitro, phương pháp tiếp cận
nhiễu sinh hóa để hiểu biết về quá trình sinh tổng hợp carotenoid. Do đó, việc giải
thích về con đường sinh tổng hợp carotenoid dựa vào con đường di truyền phân tử, và
chỉ áp dụng từ năm 1990 rằng sinh tổng hợp carotenoid được mô tả ở mức phân tử
18

(Hình 2.2) (Armstrong, 1997; Britton, 1998; Cunningham & Gantt, 1998; Hirschberg,
1998). Sắc tố carotenoid và các enzyme tương ứng của chúng nằm trong plastid, mặc
dù tất cả các gen sinh tổng hợp carotenoid được mã hóa bởi bộ gen hạt nhân. Con
đường này được quy định thông qua sự thay đổi trong phiên mã, đặc biệt là trong suốt
những thay đổi tạo hình từ lạp thể đến lục lạp và từ lục lạp đến sắc lạp. Kết quả là, cơ
chế phiên mã carotenoid và lục lạp – tín hiệu hạt nhân phải được đáp ứng với kích
thích môi trường, stress oxy hóa, cân bằng oxy hóa khử và cơ chế trao đổi phản hồi.
Các cơ chế và tính chất của những tín hiệu này vẫn đang được làm sáng tỏ.
Nhìn chung, việc tăng tích lũy carotenoid, có trong trái cây chín, sự phát triển của
hoa xảy ra đồng thời với việc tăng nhiều bản sao của một số bước quan trọng trong
con đường này. Ví dụ, sự khác biệt trong hoa cúc vạn thọ ở mức độ bản sao của hầu
hết gen carotenoid được cho rằng sự phiên mã mRNA hoặc sự ổn định chịu trách
nhiệm cho sự khác biệt đáng kể ( lên đến 100 lần ) trong tích lũy carotenoid giữa các
giống cây trồng.
Tuy nhiên, hiếm có thông tin về cơ chế tích lũy carotenoid trong các mô quang
hợp, và hạt giống nảy mầm. Không có đơn chất cấu thành của con đường tín hiệu
được xác định, nhưng con đường này được quy định chặt chẽ trong suốt quá trình phát
triển và đáp ứng với các kích thích của môi trường và tỉ lệ của các xanthophyll khác
nhau gây ảnh hưởng lớn đến sự tồn tại của thực vật và bảo vệ bộ máy quang hợp. Để
tránh thiệt hại oxy hóa, tổng hợp carotenoid và các chất diệp lục phải được cân bằng
chính xác để đáp ứng nhu cầu quang hợp của các điều kiện phát triển khác nhau của
thực vật trong ngày và theo mùa.
Gen sinh tổng hợp carotenoid ở tảo xanh H. pluvialis nhạy cảm với các tác nhân
oxy hóa khử, sản xuất ra astaxanthin giá trị cao. Bản sao phổ biến của βLCY, PSY,

PDS và βOH tăng cường đáp ứng với sự gia tăng cường độ ánh sáng, một xu hướng
đã được loại trừ bằng việc áp dụng DCMU (3-(3,4-dichlorophenyl)-1,1-dimethylurea;
oxy hóa plastoquinone) và làm xấu đi khi xử lý DBMIB (2,5-dibromo-6-isopropyl-3-
methyl-1,4-benzoquinone; giảm plastoquinone).
Tín hiệu hạt nhân plastid là chủ đề được quan tâm gần đây, chủ yếu tập trung vào
bộ gen-uncouple A. thaliana đột biến. Magnesium protoporphyrin IX (MP), một tiền
chất của chlorophyll, liên quan đến trường hợp nhất định của tín hiệu hạt nhân. Sự
tích lũy MP đủ để điều khiển biểu hiện của nhiều gen trong việc đáp ứng norflurazon-
gây stress quang oxy hóa. Mức độ để carotenoid biểu hiện gen được quy định bởi tín