高寒草甸植物钝裂银莲花花色对环境响应的研究

摘要

钝裂银莲花(Anemone obtusiloba D.Don.)是青藏高原高寒草甸毛茛科(Ranunculaceae)银莲花属(Anemone L.)特有的一种多年生草本植物，具有一定的药用价值，有白色、浅黄色和黄色花。钝裂银莲花生长的青藏高原地区环境恶劣，气候寒冷多变，生态系统层次简单，比较脆弱，近年来气候变化明显，这也造成了该地区植物为适应环境而进行的演化。钝裂银莲花作为该地区常见的草本植物，为适应环境其花色发生了明显的变化：白色花明显减少，在海拔较高的玛曲甚至未见白色花，花色有明显的加深，反映出其对环境的响应。本文采用紫外-可见光分光光度法、超高效液相色谱法（UP LC-PAD）和液相色谱-质谱联用法（LC-MS）分析合作、玛曲两个不同海拔地区不同花色钝裂银莲花的花色素成分，探究其影响花色变化的主要色素及其对环境的响应。取得如下实验结果： 1. 玛曲钝裂银莲花黄色花、浅黄色花的类黄酮（Flavo nids)和类胡萝卜素（Carotenoids）最大吸光值分别高于合作黄色、浅黄色花类黄酮和类胡萝卜素的最大吸光值；玛曲黄色、浅黄色花及合作黄色、浅黄色和白色花的类黄酮、类胡萝卜素的吸收峰均随花色变浅规律性降低；两地区的钝裂银莲花类黄酮在 268nm和 330 nm处出现最大吸收峰，240-285nm（峰带Ⅱ）为主峰较明显，300-350nm（峰带Ⅰ）较弱， A-环苯甲酰系统（峰带Ⅱ）和B-环桂皮酰系统（峰带Ⅰ）均含有，A-环苯甲酰系统强度较大；类胡萝卜素在268nm处出现最大吸收峰；类黄酮总含量明显比类胡萝卜素高，变化趋势更明显。 2. 超高效液相色谱法测定类黄酮，在300nm波长处检测钝裂银莲花的5个样品，玛曲黄色、合作黄色和浅色均可检测到7种化合物，7种化合物出峰时间基本一致；合作白色和玛曲浅色检测到8种化合物，8种化合物出峰时间基本一致，但吸光值变化较大，各组分化合物含量均随花色变浅而减小。峰3和峰8可能是同分异构体。不同样地不同花色的钝裂银莲花所含类黄酮种类可能相同。 3. 玛曲钝裂银莲花随花色变浅含量减少较明显的化合物是峰1、峰3、峰4和峰5所代表的化合物；合作钝裂银莲花随花色变浅含量减少较明显的化合物是峰1、峰2、峰3、峰5和峰6所代表的化合物。在不同海拔间比较，发现导致玛曲、合作两地钝裂银莲花花色差异的成分主要是峰3、峰4和峰7所代表的化合物。 4. 液相色谱-质谱联用法确定了 7 种花色素：木犀草素-3-7-O-二葡萄糖苷：分子离子m/z 645.18 ([M+H]+)，出峰时间31.88 min；槲皮素-3-O-芸香糖苷：分子离子m/z 625.15 ([M]+)，出峰时间33.24 min；山奈酚-3-O-槐糖苷：分子离子m/z 611.2 ([M+H]+)，出峰时间36.19min；杨梅黄素-3-O-鼠李糖苷：分子离子m/z 483.1 ([M+3H]+)，出峰时间42.58min；槲皮素-3-O-半乳糖苷：分子离子m/z 465.1 ([M+H]+)，出峰时间45.31min；槲皮素-3-O-葡萄糖苷：分子离子m/z 465.1 ([M+H]+)，出峰时间45.74min；槲皮素-3-O-鼠李糖苷：分子离子m/z 449.2 ([M+H]+)，出峰时间47.40min。 5. 根据超高效液相色谱和液质联用结果分析：槲皮素的糖类衍生物含量占比最大、随花色变浅变化最明显，是导致钝裂银莲花花色差异的主要显色色素，根据类黄酮代谢途径可知增加槲皮素的方法主要有三种：（1）降低黄酮合成酶Ⅱ(FSⅡ)的活性或者减弱了翻译黄酮合成酶Ⅱ(FSⅡ)的基因以减少圣草素的去路；（2）增强黄酮醇合成酶(FLS)与二氢槲皮素的亲和性使二氢槲皮素在底物竞争中处于优势；（3）增强翻译类黄酮 3’-羟化酶(F3’H)的基因，如增加了启动子区的转录因子来增加类黄酮 3’-羟化酶(F3’H)的含量或者活性以增多二氢槲皮素和圣草素的含量。

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主要缩略词表

第一章 绪论

1.1 青藏高原环境及植被概况

1.2 钝裂银莲花的研究背景及现状

1.3. 花色的进化

1.4 花色的作用

1.5 影响花色的因素

1.6 植物的花色素

1.7 花色素的分析方法

1.8 本文研究目的及意义

第二章 不同海拔钝裂银莲花的显色色素分析

2.1 样地环境概况

2.2 样品采集

2.3 实验药品及仪器

2.4 实验方法

2.5 结果与分析

第三章 不同海拔环境下钝裂银莲花色素成分的分离和定量分析

3.1 实验材料

3.2 实验药品和仪器

3.3 实验方法

3.4 结果与分析

第四章 不同海拔环境下不同花色钝裂银莲花花色调节机制的研究

4.1 实验材料

4.2 实验药品和仪器

4.3 实验方法

4.4 结果与分析

结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文：