植物花青素研究进展
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蓝色花观赏植物花青苷修饰研究进展黎敏婕,郝文慧,曹晓云,唐佳仪,王未,张玉瑞,杨鼎铉,杜灵娟(西北农林科技大学风景园林艺术学院,陕西咸阳712100)摘要:花青苷是使植物花朵呈色的重要色素之一,能让植物呈现出红、紫和蓝等多种花色。
蓝色花中色素物质主要由花青素糖基化和酰基化高度修饰后积累形成,因此,花青苷修饰是提高花青素稳定性和形成蓝色花色苷的必须步骤。
归纳了花青苷修饰方式对蓝色花呈色调控的相关文献,总结了蓝色花观赏植物花青苷修饰的相关研究现状。
目前蓝色花青苷相关修饰基因的作用方式仍需进一步解析,从而更深一步探究花青苷修饰基因对蓝色花瓣呈色的影响,为培育蓝色花观赏植物新品种提供分子理论基础。
关键词:花青苷修饰;蓝色花;糖基转移酶;酰基转移酶迄今鉴定出的花青素糖基转移酶有2类,分别属于碳水化合物活性酶糖基转移酶1(carbohydrate-ac-tive enzyme glycosyltransferase 1,GT1)家族和糖苷水解酶1(glycoside hydrolase family 1,GH1)家族。
第一类由UDP 依赖的糖基转移酶进行,在细胞质中发挥作用。
第二类是依赖酰基-葡萄糖的糖苷水解酶,在液泡中发挥作用[10-11]。
这些酶将糖分子转移至受体花青素的特定位置。
花青素3-位糖基化是花青素合成途径中第一个稳定的花色苷,而之后的5,7及3’位糖基化将进一步促进蓝色花的形成。
有研究报道,在菊花()中引入蝶豆花()Ct3’5’GT 基因发生3’-和5’-位的糖基化,从而获得了蓝色菊花[12]。
蓝色翠雀()中DgAA7BG-GT1与DgAA7BG-GT2的缺失会导致无法在7-位的酰基上添加葡萄糖,最终形成粉色的花色表型[13-14]。
在百子莲()和风铃草()中也发现了相似功能的AaAA7GT 和CmAA7GT [15-16]。
在GT1家族中,GT 类糖基转移酶主要通过PSPG 基序对糖供体表现出高度特异性。
植物食材花青素结构特性及对其功效机制研究进展
王海歌;鲍梦圆;徐心雨;周婷;常杰
【期刊名称】《中国食品添加剂》
【年(卷),期】2024(35)2
【摘要】花青素具有很强的抗氧化活性,且分子量小、易被人体吸收,在食品、保健品、药品等领域有研究与开发的重大潜力。
本文概述了植物食材花青素的分子结构、稳定性、生物活性功能,分析了花青素分子结构特性和稳定性之间的关系以及花色
苷的形成,重点综述了花青素的健康功能机制:花青素通过清除自由基、提高抗氧化
酶活性来达到抗氧化功能特性;花青素通过激活AMPK/ACC1通路、上调肾小管细胞三磷酸腺苷结合区转运蛋白A1达到降血脂的效果;花青素还可以通过抑制丝原
活化蛋白激酶表达及NF-κB通路激活发挥出抗炎的作用,为相关健康产品的深度开发与应用提供参考。
【总页数】9页(P299-307)
【作者】王海歌;鲍梦圆;徐心雨;周婷;常杰
【作者单位】内蒙古民族大学生命科学与食品学院
【正文语种】中文
【中图分类】TS202.3;F407.82
【相关文献】
1.植物花青素通过JNK信号通路抗肿瘤机制研究进展
2.常见药食两用花卉植物化
学物及其功效研究进展3.植物免疫诱抗剂研究进展Ⅱ——商品化植物免疫诱抗剂
特性及功效研究4.药食同源花叶类植物对高尿酸血症的功效及机理研究进展5.药食同源类植物多糖降血糖功效的研究进展
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《花生红衣原花青素化学成分、衍生物和生物活性研究》篇一花生红衣原花青素化学成分、衍生物及生物活性研究一、引言花生红衣作为一种具有独特药用价值的天然植物资源,其成分中的原花青素在医药、食品和化妆品等领域具有广泛的应用前景。
近年来,随着人们对天然植物成分的深入研究,花生红衣原花青素的化学成分、衍生物及其生物活性逐渐成为研究的热点。
本文旨在探讨花生红衣原花青素的化学成分、衍生物的合成及其生物活性的研究进展。
二、花生红衣原花青素的化学成分花生红衣原花青素是一类具有多种酚羟基的黄酮类化合物,其化学结构具有多样性。
主要成分包括儿茶素、表儿茶素、没食子酸等。
这些成分在花生红衣中以不同比例存在,具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤等生物活性。
三、花生红衣原花青素的衍生物随着科学技术的进步,人们通过化学和生物合成的方法,成功合成了一系列花生红衣原花青素的衍生物。
这些衍生物在保持原花青素基本结构的基础上,通过引入其他基团或改变结构,使其具有更好的水溶性、稳定性和生物活性。
常见的衍生物包括酯类、苷类、酰胺类等。
四、生物活性研究1. 抗氧化活性:花生红衣原花青素及其衍生物具有较强的抗氧化能力,能够清除体内的自由基,减缓细胞衰老,预防多种疾病的发生。
2. 抗炎活性:研究表明,花生红衣原花青素对多种炎症模型具有显著的抑制作用,可用于治疗炎症性疾病。
3. 抗肿瘤活性:花生红衣原花青素能够抑制肿瘤细胞的增殖,促进肿瘤细胞的凋亡,对多种肿瘤具有显著的抑制作用。
4. 其他生物活性:此外,花生红衣原花青素还具有降血压、降血脂、保护心血管等作用。
五、结论花生红衣原花青素作为一种具有重要生物活性的天然产物,其化学成分、衍生物及其生物活性的研究具有重要的意义。
通过深入研究其化学结构、合成方法及生物活性,有助于为开发具有自主知识产权的天然药物提供新的思路和方法。
同时,也为花生红衣的开发利用提供了理论依据和实际应用价值。
未来研究方向可以关注以下几个方面:一是进一步深入探究花生红衣原花青素的化学成分及其生物合成途径;二是开发更多种类的花生红衣原花青素衍生物,以提高其水溶性、稳定性和生物活性;三是进一步研究花生红衣原花青素在医药、食品和化妆品等领域的应用,为其产业化发展提供支持。
原花青素提取方法的研究进展【摘要】原花青素是一种具有重要生理活性的多酚类化合物。
本文综述了天然原花青素的提取方法,其中包括有机溶剂提取、微波提取、超声波提取、超临界CO2萃取以及酶法等,以期为开发利用原花青素提供依据。
【关键词】原花青素;提取方法;研究进展原花青素(简称PC)是植物界中广泛存在的一大类多酚类化合物。
植物化学家通常将从植物中分离得到的一切无色的、在无机酸存在和加热处理下能产生红色的花青素(Cyanidin)的一类多酚化合物统称为原花青素。
许多研究表明,原花青素是清除自由基很强的抗氧化剂,其抗氧化、清除自由基的能力是VE的50倍、VC的20倍,它能防治80多种因自由基引起的疾病,包括心脏病、关节炎等,还具有改善人体微循环功能。
目前,原花青素已广泛应用于食品、药品、化妆品等领域。
全世界对原花青素的研究越来越深入,其中对原花青素提取方法的研究是一大重点。
原花青素传统的提取方法是有机溶剂提取法,但这种方法存在着对有效成分损失大、周期长、工序多、提取率不高等缺点,因此近10年来,在植物有效成分的提取方面出现了许多新技术、新方法,如超临界CO2萃取技术、超声波提取技术、微波萃取技术以及酶解技术等。
现将原花青素提取方法综述如下。
1原花青素的分类及分布原花青素是一大类多酚化合物的总称,起初统称归于缩合鞣质或黄烷醇类。
最简单的原花青素是儿茶素、表儿茶素或儿茶素与表儿茶素形成的二聚体。
此外,还有三聚体、四聚体等直至十聚体。
按聚合度的大小,通常将二~四聚体称为低聚体(ProcyanidolicOligomers,简称OPC),将五聚体以上的称为高聚体(ProcyanidolicPolymers,简称PPC)。
OPC为水溶性物质(PPC水溶性较差)、极易吸收;OPC消除自由基的能力与分子结构、聚合度有关。
二聚体中,因两个单体的构象或键合位置的不同,可有多种异构体,易分离鉴定的8种结构形式分别命名为B1~B8,其中,B1~B4是由C4~C8键合,B5~B8是由C4~C6键合。
彩色马铃薯花青素研究进展彩色马铃薯是一种富含天然花青素的食物,其研究受到了人们的广泛关注。
花青素是一类天然色素,具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤等多种生物活性。
彩色马铃薯中含有丰富的花青素,对人体健康有着重要的保健作用。
近年来,关于彩色马铃薯花青素的研究也在不断取得新的进展,本文将对彩色马铃薯花青素研究的进展做一简要介绍。
彩色马铃薯花青素的种类及其作用彩色马铃薯中富含的花青素种类主要有花青素和类黄酮。
花青素包括花青苷、芹菜素和花椒素等,类黄酮主要有山奈酚、槲皮素等。
这些花青素具有多种生物活性,如抗氧化、抗炎、抗菌、抗肿瘤、降血糖、降血脂等作用,对人体健康有着重要的影响。
1. 彩色马铃薯花青素的营养价值彩色马铃薯中富含的花青素具有很高的营养价值,人们通过研究发现,花青素可以抑制肿瘤细胞的增殖,对预防癌症具有一定的作用。
花青素还可以降低血糖、降低血脂,对预防糖尿病和心血管疾病有重要的意义。
彩色马铃薯花青素的营养价值备受关注。
彩色马铃薯中富含的花青素具有多种生物活性。
花青苷是一种非常有效的抗氧化剂,可以清除体内自由基,延缓细胞老化,预防多种疾病。
芹菜素和花椒素等成分也具有抗菌、抗炎、抑制肿瘤等作用,对人体健康有着重要的保健作用。
近年来,彩色马铃薯花青素的应用研究也取得了一定的进展。
科研人员通过提取彩色马铃薯中的花青素,制备成各种保健食品和保健品,在降血糖、降血脂、抗氧化、抗炎等方面发挥作用。
彩色马铃薯花青素还可以用于食品加工,增加食品的营养价值,提高食品的抗氧化能力,受到了食品行业的重视。
尽管彩色马铃薯花青素具有多种生物活性,但其安全性一直是科研人员关注的焦点之一。
近年来,越来越多的研究表明,适量摄入彩色马铃薯花青素对人体健康是安全的,不会对人体产生不良影响。
在使用彩色马铃薯花青素相关产品时,还需注意合理用量,选择正规渠道购买,以确保产品的安全性。
植物花青素代谢途径相关基因的研究进展作者:***来源:《南方农业·下》2022年第08期摘要植物的花色在其观赏价值的表观性状中占有非常重要的地位,这一特点在被子植物中尤为显著。
植物表观遗传研究中,花色也往往被认为是重要内容之一,而花青素在决定花色中扮演着重要角色。
近年来,花青素代谢途径是植物界的研究热点,主要综述了参与植物花青素代谢途径中的相关基因,为开展植物表观遗传在生物工程技术中的改良实践和丰富园林花卉可利用种类提供相应的理论基础。
关键词花青素;代谢途径;花卉;表观遗传中图分类号:S565.4 文献标志码:A DOI:10.19415/ki.1673-890x.2022.16.064植物的花色主要受外部因素和内在因素的影响,外部因素包括光照、温度等一系列环境因素,内在因素是遗传因素,主要指植物细胞内的环境和花瓣的构造等对花色的重要影响。
但是,外部因素和内在因素最终都需要作用于花青素(属黄酮类),进而决定花的颜色,花青素是重要的植物色素之一。
近年来,花青素在生物代谢方面的研究已经取得了充分进展,其中有关花青素的代谢途径和相关基因的研究报告相对较多。
一些学者发现,圆叶牵牛(Ipomoea purpurea Lam.)等观赏植物的开花过程与花青素有着明确的关系,这种关系存在于花青素合成途径遗传因子发育模式与花青素积累之间。
花青素的代谢受到多种结构基因、酶、控制基因及外界刺激的调控,如micro RNA、LBD遗传因子家族、光照、植物激素等。
进入21世纪以来,在一系列先进技术的作用下,生物技术蓬勃发展,越来越多的相关研究成果逐渐阐明了不同的植物花青素代谢途径的分子控制机制差异。
但还有很多经济价值高的植物,其与代谢途径有关的基础机理尚待探索。
本文主要总结了与植物花青素代谢途径有关的遗传因子,并总结了利用生物工程技术对植物的表观遗传进行优化改良等的相关理论基础。
1 花青素的结构花青素以3,5,7-三羟基-2-苯基苯(并)吡喃羊盐(三羟基羊盐、trihydroxyflavylium)为基本碳骨架结构(见图1),根据在苯环B上不同的取代位置、数量、羟基类型,形成不同的花青素[1]。
作者简介赵云荣(1964-),女,河南焦作人,在读硕士,副教授,从事天然产物化学研究。收稿日期2007!11!29
花青素(anthocyanidin)又称花色素,是植物中的水溶性色素,也是植物花瓣中的主要呈色物质,广泛存在于27个科72个属的开花植物(被子植物)中[1]。其中花青素含量较高的植物有葡萄、山楂、松针、紫薯、银杏、花生、苹果、茶叶、沙棘等,目前研究最多的有葡萄及紫薯。花青素属于类黄酮化合物,其基本结构母核是2!苯基苯并呋喃(图1),大多数花青素在花色基元的3!,5!,7!碳位上有取代羟基。由于A环和B环各碳位上的取代基不同(羟基或甲氧基),形成了各种各样的花青素,目前已知的有20多种,植物中常见的有天竺葵色素、矢车菊色素、飞燕草色素、芍药色素、牵牛色素及锦葵色素的衍生物6种。自然条件下游离状态的花青素极少见,常通过糖苷键形成花色苷(Anthocyallln)。笔者就花青素的分离与分析方法、生理活性、酰基化以及生物合成的基因工程等方面的研究进展作一简要综述。1花青素的分离与分析方法1.1花青素的提取分离方法(1)溶剂萃取法。目前,国内外关于花青素的提取分离主要是采用多级溶剂萃取和吸附层析法。因花青素是水溶性色素,故多采用甲醇、乙醇和水等极性溶剂进行提取,提取液用溶剂萃取、纸层析或柱层析法进行分离纯化。王淑敏[2]等和李菊梅[3]等用盐酸-乙醇溶液提取;吴信子等用盐酸-甲醇溶液提取,然后用纸层析法(中号)和柱层析法(聚乙酰胺)进行花色苷的分离[4];方忠祥等采用体积分数1%盐酸水溶液提取,用盐酸-乙醇纯化[5];徐杰等用浓度1%盐酸-正戊醇溶液提取,又利用柱层析和纸层析法,分离得到3种花青素,其中一种为针状结晶[6];张晴比较了8种大孔吸附树脂对紫苏色素的吸附能力,并用吸附能力最好的AB!8型对其中的花青素进行了分离纯化[7]。此外,还可用超声波法[8]和高压水法[9]来提取花青素。(2)超声波法。顾红梅等用超声波法和一般溶剂法对比提取紫薯中的花青素。试验结果表明,用超声波提取所用时间明显少于其他溶剂提取法,避免了长时间在较高温度下提取时对花青素的破坏,且提取率最高[8]。(3)高压水法。压力水萃提松针花青素[9]。研究表明,该
法和常压下传统溶剂提取相比有明显的优势,可以缩短提取时间,减少萃取剂用量,由于实际操作中是利用提高压力而使萃取温度高于正常的沸点温度来进行萃取的,高温有利于萃取物向溶剂相转移,因此有很高的萃取率。比较上述萃取方法,溶剂萃取法简单易操作,但耗费溶剂多,提取时间较长,溶剂的排放会造成一定的环境污染;超声波法和高压水法虽然对设备要求较高,但萃取时间短且有较高的萃取率,明显优于传统的溶剂萃取法,尤其是高压水法不会对环境造成任何污染。1.2花青素的分析方法关于花青素的分析方法目前用得较多的是紫外分光光度法和HPLC法,其中紫外分光光度法多用于含量的测定[3,5,8-9]。而HPLC法多用于单一成分结构的鉴定,徐杰等用HPLC法对贵州黑糯米稻米表皮中提取的3种花青素结构进行了鉴定[6];孙视等从兔眼蓝浆果中检测到17种花色苷[10];吴信子等利用UV!VIS、IR、H!NMR
和HPLC等现代手段,对从蓝靛果中分离出的纯花青素(矢车菊素)的结构进行了鉴定[4]。2花青素的生理活性2.1抗氧化活性研究者等用亚油酸自动氧化系统、脂质体系统、兔血红细胞膜系统和鼠肝粗粒体系统对矢车菊色素!3!葡萄糖苷和矢车菊色素的抗氧化活性进行了试验,结果发现它们具有较强的抗氧化活性,而且花色苷在pH值变化后形成的假碱、喹啉碱和查尔酮也比儿茶素的抗氧化活性要强[11-12];王威对多种天然色素的抗氧化活性进行了研究,发现葡萄中的花青素类色素抗氧化活性相当于Vc的70%以上[13];Wang等用氧自由基吸附系统(ORAC)评价了天
竺葵素等14种花色苷清除过氧自由基的能力,结果证明,所有的花色苷都具有明显的清除作用(相关系数r都大于0.98)[14];红葡萄酒中的花色苷清除超氧自由基的能力比单
植物花青素研究进展赵云荣,王世雷(焦作师范高等专科学校,河南焦作454150)
摘要综述了花青素的分离与分析方法、生理活性、酰基化以及生物合成的基因工程等方面的研究进展,并展望了花青素研究发展方向。关键词花青素;生理活性;酰基化;基因工程中图分类号Q946.91文献标识码A文章编号0517-6611(2008)08-03095-03
ResearchProgressofAnthocyaninZHANGYun!rongetal(JiaozuoTeachersCollege,Jiaozuo,Henan454150)AbstractTheresearchprogressofanthocyaninwassummarizedfromsomeaspects,suchasisolationandanalyticalmethods,activities,acylationandgeneengineeringofbiosynthesisandsoon.Anditsresearchdirectionwasprospected.Keywordsanthocyanin;activities;acylation;geneengineering
图1花青素基本结构Fig.1Basicstructureofanthocyanin
安徽农业科学,JournalofAnhuiAgri.Sci.2008,36(8):3095-3097责任编辑张杨林责任校对王淼宁还高,而且一定聚合度的花色苷比单个花色苷分子的清除效果更好[15]。目前,许多研究表明,自由基可导致脂肪、蛋白质和核酸的氧化损害,是一些疾病如癌症、心血管疾病和神经性疾病的重要病因[16]。故花色苷的抗氧化活性对这些疾病的预防可能会起到非常重要的作用。2.2抗突变作用Yomshimoto用鼠伤害杆菌TA98为材料,研究了4种甘薯块根水提取物的抗突变活性,发现紫薯花色苷可有效抑制杂环胺等引起的突变[17]。试验强调从紫薯中分离的两种花色苷矢车菊色素!3!(6,6′!咖啡酸阿魏酸槐糖苷)!5!葡萄糖苷(YGM!3)和芍药色素!3!(6,6′!咖啡酸阿魏酸槐糖苷)!5!葡萄糖苷(YGM!6)具有很强的抗突变作用,YGM!3抗突变作用大于YGM!6;酰基化花色苷的抗突变作用更强烈,在咖啡酸、阿魏酸和对羟基苯甲酸中,咖啡酸花色苷作用最强,是阿魏酸的2倍;对羟基苯甲酸几乎没有抗突变作用。2.3减轻肝机能障碍动物试验表明,含大量花色苷的紫薯饮料能显著抑制由四氯化碳引发的肝损伤鼠血清中谷氨酸-草醋酸转氨酶(GOT)、谷氨酸-焦葡萄糖酸转氨酶(GTP)的上升,且对血清和肝脏中硫代巴比妥酸(TBA)反应物及氧化脂蛋白的增加有一定的抑制作用,而黄肉红薯饮料则不能[18];Wang等用1.5mmol/L叔丁基过氧化氢(t!BHP)处理分离的鼠肝细胞30min,引起肝脂肪氧化和细胞中毒,而0.1%或0.2%的花色苷可降低t!BHP的作用[19]。在老鼠的体内试验中,花色苷也可显著降低由t!BHP引起的肝细胞损伤。研究者用百草枯(C12H14Br2N2,一种除草剂)引起鼠肝损伤,同样证明花色苷对肝脏具有保护作用[20]。2.4对心血管疾病的作用有不少文献报道花色苷有减少心血管疾病的作用[21],法国人常食用高饱和脂肪酸,却很少患冠心病和动脉粥样硬化,是由于法国人喜欢饮用花色素含量很高的红葡萄酒。Ghiselli从红葡萄酒中提取的花色苷能有效地清除超氧自由基和羟自由基;在体外试验中,花色苷能明显抑制低密度脂蛋白的氧化和血小板的聚集,而这两种物质却是引起动脉粥样硬化的主要原因[22]。给老鼠喂食含大量胆固醇的食物,同时饲喂一种从茄子中提取的酰化飞燕草花色苷,结果鼠血清中的总胆固醇含量下降,而粪便排泄物中的胆固醇和胆汁酸却增加。试验者认为可能是花色苷部分地阻碍了小肠对胆固醇和胆汁酸的吸收[23]。2.5其他作用另外,花青素对人体健康还有积极的保护作用。研究表明,花青素能提高视力、对各种由于毛细血管脆弱引发的血液循环紊乱有明显的保护作用[24];对发炎性疾病[25]也有疗效;另外还有抗肿瘤、抗辐射等作用[26];Nair也提出花色苷及其降解产物在减轻疼痛和预防癌症方面具有一定的功效[27]。3花青素的酰基化研究3.1酰基化对花青素稳定性的影响随着各国对合成色素使用的限制越来越多,作为天然色素的花青素在食品工业上的应用越来越受到重视,但花青素的最大弱点是颜色不够稳定,易受酸碱度、温度、光照、氧化还原剂、金属离子等因素的影响。Wrolstoes等研究表明,花青素在酸性溶液中,存在着4种花色苷-醌型碱、黄钅羊盐阳离子、假碱和查耳酮之间的平衡,当pH值低于2时花色苷主要以红色或黄色的黄钅羊盐离子存在,随着pH值升高,花色素成蓝色醌型碱,黄钅羊盐离子进一步水合作用而形成无色的假碱,假碱以缓慢的速度同开链的无色查耳酮趋于平衡;当花色苷溶液受热时,平衡向着形成无色查耳酮的方向进行,致使溶液颜色变浅[28]。但近年来研究发现,酰基化花青素具有较强的护色
能力,是由于酰基化有效地阻碍这4种化学结构的转变[29]。当花青素中含有一个或多个酰基时,酰基阻止了花青素从红色的黄钅羊盐水解成无色的查耳酮或一般使得其转变为蓝
色的醌酮,因此能保持颜色。该结果已被许多试验证实,如Wrolstoes等报道一些酰基化天竺色素及其衍生物pH值升高至中性时还比较稳定[28]。
3.2植物中的酰基化花青素随着人们对酰基化花青素的研究不断深入,目前已经在自然界大量植物中发现了天然酰基化花青素。Awilliams等在对石斛属植物的紫色花朵研究时提取到3!丙二酰!D!吡喃葡萄糖苷!7!二芥子酸酰糖苷
矢车菊色素和它的一些去丙二酰衍生物[30]。Takashi等从红萝卜色素分离出12种酰基化的花青素,其中有6种是首次报道[31]。Norio等从银莲花的紫罗兰花中分离出5种酰基化花青素,并证明3位与5位上的吡喃型葡萄糖是与咖啡酸酰化的[32]。
4花青素生物合成的基因工程20世纪80年代末90年代初,植物花青素代谢途径的研究己较为成熟,苯丙氨酸是花青素生物合成的直接前体,由苯丙氨酸到花青素要经历3个阶段[33]。20世纪90年代以
来许多学者利用蛋白质纯化、转座子标签、PCR及鉴别筛选等手段从玉米、金鱼草、矮牵牛等植物中分离和克隆了部分与花青素生物合成相关的结构基因与调节基因,已分离与克隆的结构基因主要有CHS基因、CHI基因、F3H基因、F3′
5′H基因、DFR基因、ANS基因、3GT基因、AMT基因等。已克隆的调节基因主要有R基因及其同族的S、Sn和Lc基因,另外还有B、Cl、PI、Vpl、Del、An2、An4基因,并发现这些