紫色甘薯花色苷抗氧化谱效关系及转基因植株代谢产物分析

摘要

紫色甘薯(Ipomoea batatas)是一种甘薯品种，因含有丰富的植物色素而表现出薯皮紫黑色、肉质紫红色。紫色甘薯不仅营养丰富，还含有多种生物活性物质，尤其是花色苷具有抗氧化、抗肿瘤、抗糖尿病、抗感染和保肝等活性。紫色甘薯花色苷主要是矢车菊素(cyanidin)和芍药素(peonidin)形成糖苷后被咖啡酸、阿魏酸或对羟基苯甲酸酰化后形成的产物，具有较好的pH稳定性和热稳定性。本研究旨在发现影响紫色甘薯花色苷抗氧化活性的关键成分及研究Lc转录因子对紫色甘薯花色苷生物合成的影响。
　　第一部分，通过高效液相色谱-质谱联用(LC-MS/MS)对已建立的30个紫色甘薯培育种的指纹图谱中13个共有峰进行结构鉴定，结果如下:cyanidin3-sophoroside-5-glucoside(P1), peonidin3-sophoroside-5-glucoside(P2), cyanidin3-p-hydroxybenzoyl sophoroside-5-glucoside(P3), peonidin3-p-hydroxybenzoylsophoroside-5-glucoside(P4), cyanidin3-feruloyl sophoroside-5-glucoside(P5),peonidin3-feruloyl sophoroside-5-glucoside(P6), cyanidin3-caffeoyl sophoroside-5-glucoside(P7), cyanidin3-caffeoyl-p-hydroxybenzoyl sophoroside-5-glucoside(P8),cyanidin3-caffeoyl-feruloyl sophoroside-5-glucoside(P9), peonidin3-caffeoylsophoroside-5-glucoside(P10), peonidin3-dicaffeoyl sophoroside-5-glucoside(P11),peonidin3-caffeoyl-p-hydroxybenzoyl sophoroside-5-glucoside(P12)和peonidin3-caffeoyl-feruloyl sophoroside-5-glucoside(P13)。利用pH示差法测量了总花色苷含量，分布范围为74.3-607.0 mg/100 g dw，培育种间的最大差异约为8倍。紫色甘薯花色苷30个培育种指纹图谱具有良好的相似度（大于0.78）。主成分分析的结果表明，主成分PC1包含的是母核结构的信息，而PC2则是花色苷化合物酰化基团的取代情况。大多数培育种种矢车菊素类花色苷含量要低于芍药类。将LC-MS鉴定的化合物与本实验室前期研究获得的抗氧化数据（30种培育种样品的还原力、DPPH自由基清除率、羟基自由基清除率和亚油酸自氧化抑制率）结合，引入灰色关联分析法进行谱效关系研究。将每种花色苷对每种抗氧化活性体系的贡献做出相应的排序。分析结果将13种花色苷依照抗氧化活性贡献由高至低分成了四组，其中化合物P4、P11和P12在四种不同的抗氧化体系中表现出高度的一致性，均最具有较强的抗氧化活性，具体的，P11在还原力和亚油酸自氧化抑制率具有最高的贡献，P12在羟基自由基清除率上表现最佳，P4同P11在DPPH自由基清除率上具有较为相似的贡献。实验表明，不同个花色苷对抗氧化活性的贡献不同，且有助于筛选合适的株系进行育种。
　　第二部分将异源玉米转录因子Lc通过农杆菌介导转录至紫色甘薯Ayamurasaki获得的转基因紫色甘薯株系，利用LC-MS技术，对其进行了代谢谱分析。结果显示，(1)较野生型紫色甘薯，3种Lc转基因紫色甘薯品种在总花色苷含量上表现出了不同程度的增加（1.50-1.66倍）。(2)通过LC-MS/MS共鉴定出19个化合物，分别是:cyanidin3-sophoroside-5-glucoside(1)，pelargonidin3-sophoroside-5-glucoside(2), peonidin3-sophoroside-5-glucoside(3), cyanidin3-p-hydroxybenzoyl sophoroside-5-glucoside(4), cyanidin3-(6

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 紫色甘薯花色苷

1．1．1 紫色甘薯花色苷的结构

1．1．2 紫色甘薯花色苷的生物活性

1．1．3 紫色甘薯花色苷的其他性质

1．2 灰色系统理论

1．2．1 灰色关联分析

1．2．2 灰色关联分析的应用

1．3 花色苷生物合成的研究

1．3．1 花色苷生物合成途径

1．3．2 花色苷的修饰

1．3．3 花色苷生物合成的调控

第二章 绪论

2．1 研究背景及意义

2．2 主要内容和技术路线

2．2．1 主要内容

2．2．2 技术路线

第三章 紫色甘薯花色苷抗氧化谱效关系研究

3．1 实验材料、仪器和化学试剂

3．1．1 实验材料

3．1．2 试剂耗材

3．1．3 实验仪器

3．2 实验方法

3．2．1 样品制备

3．2．2 高效液相色谱与质谱仪条件

3．2．3 总花色苷含量的测定

3．2．4 灰色关联分析

3．3 结果与分析

3．3．1 紫色甘薯花色苷指纹图谱

3．3．2 紫色甘薯花色苷的鉴定

3．3．3 紫色甘薯花色苷的含量

3．3．4 主成分分析

3．3．5 紫色甘薯花色苷的谱效关系

3．4 小结

第四章 转基因紫色甘薯花色苷的代谢谱研究

4．1 实验材料、仪器和化学试剂

4．1．1 实验材料

4．1．2 试剂耗材

4．1．3 实验仪器

4．2 实验方法

4．2．1 样品制备

4．2．2 高效液相色谱与质谱仪条件

4．2．3 总花色苷含量的测定

4．2．4 统计学分析

4．3 结果与分析

4．3．1 含水量

4．3．2 总花色苷含量

4．3．3 HPLC结果分析

4．3．4 LC-MS／MS鉴定花色苷

4．3．5 分析与讨论

4．4 小结

第五章 结论与讨论

5．1 结论

5．2 讨论

参考文献

附录

致谢

科研成果