黄花蒿药用次级代谢产物与环境调控因子的联系

摘要

植物次级代谢产物是植物新陈代谢和生长过程中不可或缺的一部分，主要可分为三类：萜烯类化合物、酚类化合物和含氮有机物，且都具有广泛的药理活性。黄花蒿的次级代谢产物青蒿素是目前唯一高效、低毒的抗疟药物，除外，还具有很多其它次级代谢产物能够入药。药用次级代谢产物的累积受光照、水分、pH、土壤养分、酶活性、土壤微生物等多种环境因素影响。为探究次级代谢产物与土壤环境因子之间的关系，本文以黄花蒿为研究对象，通过对天柱县(TZ)、黄平县(HP)、开阳县(KY)、大方县(DF)、威宁县(WN)5个样地黄花蒿主要药用次级代谢产物累积、土壤特征以及土壤微生物的分析，来探讨次级代谢产物、土壤环境因子之间的相关性。主要结果如下： 1、黄花蒿次级代谢产物的含量 各样地黄花蒿的主要药用次级代谢产物含量有差异，次级代谢产物含量高低依次是总多酚、青蒿素、东莨菪内酯、猫眼草酚、猫眼草黄素。各样地各次级代谢产物含量不同，各样地总多酚累积量范围在1.27～3.44g/kg，东莨菪内酯累积量范围在0.16～2.09g/kg，猫眼草酚的累积量范围在0.16～0.86g/kg，猫眼草黄素的累积量范围在0.10～0.46g/kg，青蒿素累积量围范在0.25～4.26g/kg。表明黄花蒿药材来源不同，药用次生代谢产物的含量高低不同，从而导致药材的药效有差异。且有些次级代谢产物之间存在显著相关性，如总多酚除与青蒿素无显著相关外，分别与东莨菪内酯、猫眼草酚、猫眼草黄素都呈显著相关(P＜0.05)；东莨菪内酯与猫眼草黄素、青蒿素呈极显著相关(P＜0.01)，与猫眼草酚为显著相关(P＜0.05)；猫眼草酚与猫眼草黄素、青蒿素都呈极显著相关(P＜0.01)，猫眼草黄素与青蒿素呈极显著相关(P＜0.01)。可能有些药效成分之间有共同的生源合成途径，因此具有显著的相关性。 2、黄花蒿土壤养分与酶活性 不同样地黄花蒿土壤养分的含量与土壤酶活性都差异较大，从土壤养分方面来看，黄平县和大方县的土壤养分含量更高，而天柱县和威宁县的土壤养分更匮乏一些；从对土壤酶活性的研究来看，黄平县和开阳县的土壤酶活性较另外三个样地高，而天柱县的土壤酶活性是最低的，说明黄花蒿具有较强的生态适应性，能够在土壤环境相差很大的条件下生长。土壤脲酶、磷酸酶及蔗糖酶酶活性与养分含量和pH的Pearson相关分析结果表明，脲酶活性与土壤全氮、全磷、碱解氮、速效钾呈极显著的相关性(P＜0.01)，磷酸酶活性与有机质、全氮、碱解氮、速效钾呈极显著相关(P＜0.01)，蔗糖酶活性与全氮、碱解氮、速效钾呈极显著相关(P＜0.01)，与有机质呈显著性相关(P＜0.05)。说明土壤酶活性与某些土壤养分指标有密切联系，有利于促进物质分解与转化。 3、黄花蒿土壤微生物 不同样地黄花蒿土壤微生物多样性有差异，就土壤中的细菌与真菌而言，细菌的OTU数量、类别、丰富度等均明显高于真菌；就各个样地而言，开阳县和大方县检测出的OTU数量和微生物多样性、丰富度都比另外3个样地高。且通过Beta多样性分析可知开阳县和大方县两样地的土壤微生物群落结构相似，黄平县和威宁县两样地之间土壤微生物群落结构差异最大。冗余分析结果表明，影响细菌多样性的主要因子有海拔、全磷、脲酶活性、总氮、碱解氮、有机碳、总钾等，而真菌的多样性受环境因子影响不显著。由此可见，土壤微生物中细菌比真菌受环境因子的影响更为敏感，同时也是该研究样地土壤中物质的转化等过程的重要贡献者，并且也容易受土壤养分与酶活性的影响。 4、次级代谢产物与土壤调控因子的相关性 黄花蒿主要药用次级代谢产物的累积受土壤养分的影响，东莨菪内酯、猫野草酚、猫野草黄素、总多酚都与全钾呈显著的正相关性(P＜0.05)，其中东莨菪内酯、猫野草黄素、总多酚与土壤有机质、全氮都呈显著负相关(P＜0.05)；次级代谢产物与土壤酶也具有相关性，磷酸酶、蔗糖酶与青蒿素东、莨菪内酯、猫野草黄素、总多酚均有显著的负相关性(P＜0.05，P＜0.01)。次级代谢产物的积累还受土壤微生物的丰富度和多样性的支配，且与土壤微生物大多为负相关，其中与真菌相关性比其与细菌相关性更为紧密。通过对各土壤调控因子分析可得出，影响各样地黄花蒿药用次级代谢产物积累的最主要影响生物因子是土壤微生物中细菌的种类和丰富度，主要非生物因子是土壤养分中的碱解氮、全氮及有机质，次要因子是土壤真菌的丰富度和多样性，以及脲酶和土壤全磷。

目录

第一章 文献综述

1.1植物次级代谢产物

1.2 土壤环境调控因子

1.3黄花蒿研究进展

1.4本文研究目的、内容及意义

1.5 技术路线

第二章 不同样地野生黄花蒿的药用次级代谢产物

2.1 实验材料

2.1.1 样地概述

2.1.2 样品采集

2.1.3 实验药品、试剂

2.1.4 实验仪器

2.2 实验方法

2.2.1 总多酚的测定

2.2.2 东莨菪内酯、猫眼草酚、猫眼草黄素的测定

2.2.2 青蒿素的测定

2.2.4 数据统计与分析

2.3 结果与分析

2.3.1 不同样地野生黄花蒿总多酚的差异

2.3.2 东莨菪内酯、猫眼草酚、猫眼草黄素含量的差异

2.3.3 不同样地野生黄花蒿青蒿素含量的比较

2.3.4各药用次级代谢产物的相关性

2.4结论与讨论

第三章 不同样地野生黄花蒿土壤养分与酶活性

3.1 实验材料

3.1.1 实验药品、试剂

3.1.2 实验仪器

3.1.3 样品采集

3.2 实验方法

3.2.1 土壤养分指标的测定

3.2.2 土壤酶活性的测定

3.2.3 数据统计与分析

3.3 结果与分析

3.3.1 不同样地野生黄花蒿根际土壤养分的分析

3.3.2 不同样地野生黄花蒿根际土壤酶活性

3.3.3土壤酶活性与土壤养分的相关性

3.4 结论与讨论

第四章 不同样地野生黄花蒿土壤微生物多样性

4.1 实验材料

4.2 实验方法

4.2.1土壤微生物DNA的提取

4.2.2土壤微生物DNA的扩增与高通量测序

4.2.3 数据统计与分析

4.3 结果与分析

4.3.1 不同环境土壤中细菌和真菌OTU水平分析

4.3.2不同样地黄花蒿土壤细菌、真菌的Alpha (α)多样性分析

4.3.3不同样地黄花蒿土壤细菌、真菌的Beta (β)多样性分析

4.3.4黄花蒿土壤养分、酶活性与土壤微生物的相关分析

4.4 结论与讨论

第五章 黄花蒿药用次级代谢产物与环境调控因子的相关性

5.1 实验方法

5.1.1 数据统计与分析

5.2结果分析

5.2.1 黄花蒿主要药用次级代谢产物与土壤养分的关系

5.2.2黄花蒿主要药用次级代谢产物与土壤酶活性的相关性

5.2.3黄花蒿主要药用次级代谢产物与土壤微生物的相关性

5.2.4 影响黄花蒿药用次级代谢产物累积的因子分析

5.3 结论

第六章 结论

6.1 本文主要结论

6.2 创新之处

6.3 展望

参考文献

硕士学习期间发表论文

本论文的资助项目

致谢

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