综述：花青素在行动：生理、生化和分子策略在生态友好型作物生产中对气候胁迫的缓解作用

本综述系统阐述了花青素（Anthocyanins）作为多功能化合物在应对高温、干旱、盐胁迫和紫外（UV）辐射等非生物胁迫中的关键作用，重点介绍了其抗氧化、金属螯合和信号传导功能，并探讨了通过CRISPR-Cas系统与代谢工程等前沿技术调控花青素生物合成以增强作物气候韧性的策略，为可持续农业发展提供新视角。

　　

花青素的生物合成与调控机制

花青素属于黄酮类化合物，其生物合成受到多层级调控。核心途径涉及苯丙烷代谢和类黄酮分支，关键酶包括苯丙氨酸解氨酶（PAL）、查尔酮合成酶（CHS）和花青素合成酶（ANS）。转录水平上，MYB-bHLH-WD40复合物通过结合靶基因启动子区域（如DFR、ANS）激活表达。表观遗传修饰（如DNA甲基化和组蛋白乙酰化）及植物激素（如脱落酸ABA、茉莉酸JA）通过胁迫信号通路间接调控花青素积累。

花青素在胁迫响应中的功能

作为抗氧化剂，花青素通过清除活性氧（ROS）（如O^2-·和H₂O₂）减轻膜脂过氧化和蛋白质变性。其金属螯合能力（如Fe²⁺/Cu²⁺）抑制芬顿反应，保护光合系统II（PSII）免受紫外辐射损伤。花青素还可作为信号分子激活抗逆基因（如HSPs、SOD），增强植株对多重胁迫的交叉耐受性。

生物技术应用与育种策略

CRISPR-Cas系统通过编辑调控基因（如MYB75、TT8）精准提升花青素含量。代谢工程通过异源表达转运蛋白（如GST）优化细胞区室化积累。分子标记辅助育种（MAS）结合高通量表型筛选，加速选育兼具高花青素含量与农艺性状的作物品种（如紫色小麦、番茄）。

挑战与前景

当前研究需解决花青素稳定性、组织特异性积累与生长代价的平衡问题。未来需整合多组学数据（转录组、代谢组）解析物种特异性调控网络，并开展田间试验验证工程植株在实际气候胁迫下的适应性，最终推动花青素靶向育种在智慧农业中的应用。