菊芋块茎悬浮细胞酚类物质诱导和抗氧化分析

摘要

菊芋（Helianthus tuberosus）是菊科（Asterceae）向日葵属的多年生草本植物，俗称洋姜、地环等。菊芋具有广泛的生态适应性，可以生长在贫瘠的土壤中，具有霜冻及植物疾病抗性。菊芋所含的酚类物质具有重要的生理功能，已广泛应用于食品、医药等行业，但相关研究也仅限于菊芋叶片和块茎组织。本研究利用植物组织培养技术建立菊芋块茎悬浮细胞培养体系，选择3种生物诱导子（茉莉酸甲酯、水杨酸、酵母提取物）对菊芋块茎悬浮培养细胞进行诱导处理，分析3种生物诱导子对总酚含量的诱导效果，并以14种酚类物质为标品，采用超效液相色谱测定了菊芋块茎悬浮培养细胞中的酚类物质的变化。同时，采用ABTS、DPPH、FRAP三种抗氧化检测方法测定了菊芋块茎悬浮培养细胞提取液的抗氧化活性。
　　（1）菊芋块茎悬浮细胞生长曲线选择菊芋块茎诱导愈伤组织并进行悬浮培养，采用激素配比1.0mg/L NAA和1.0mg/L6-BA、30g/L蔗糖和7.5g/L琼脂的MS固体培养基诱导菊芋块茎愈伤组织，菊芋块茎悬浮培养采用激素配比1.0mg/L NAA和3.0mg/L6-BA、30g/L蔗糖的MS液体培养基，绘制出菊芋块茎悬浮细胞生长曲线，接种的细胞量为4g/100mL，第9天进入对数期，在第24天细胞生物量达到最大，第33天后进入衰退期。
　　（2）3种诱导子对菊芋块茎悬浮细胞酚类物质的诱导本实验确定了酵母提取物的最佳处理浓度为0.5mg/L（4.92mg GAE/g DW）、水杨酸的最佳处理浓度为50μmol/L（2.33mg GAE/g DW）、茉莉酸甲酯的最佳处理浓度为200μmol/L（7.39mg GAE/g DW，是对照组的1.52倍），酵母提取物的最佳处理时间为第3天（4.65mg GAE/g DW）、水杨酸的最佳处理时间为第12天（4.61mg GAE/g DW）、茉莉酸甲酯的最佳处理时间为第12天（10.85mg GAE/g DW，是对照组的2.88倍）。从菊芋块茎悬浮细胞中检测出10种酚类物质：原儿茶酸、4-羟基苯甲酸、绿原酸、咖啡酸、儿茶素、表儿茶素、东莨菪内酯、3-羟基肉桂酸、芥子酸、槲皮素。茉莉酸甲酯诱导的菊芋块茎悬浮细胞中槲皮素含量是对照组的2.56倍，儿茶素和绿原酸的含量分别是对照组的7.6倍和6倍，4-羟基苯甲酸的含量两者一样。茉莉酸甲酯处理组与对照组相比，其他6种酚类物质含量低，其中原儿茶酸在对照组中没有检测到。
　　（3）菊芋块茎悬浮细胞酚类物质的抗氧化活性分析采用FRAP、DPPH、ABTS三种抗氧化活性检测方法评估了菊芋块茎悬浮细胞提取液的抗氧化活性。茉莉酸甲酯诱导菊芋块茎悬浮细胞提取液的ABTS清除率达到39.63%（对照组为14.25%）、DPPH清除率达到42.13%（对照组为10.22%）、FRAP抗氧化能力达到7.12mg TE/g DW（对照组为2.29mg TE/g DW）。
　　（4）菊芋块茎悬浮细胞与茎节悬浮细胞酚类物质及抗氧化活性比较与实验室前期以茎节为外植体建立的悬浮培养细胞相比，酵母提取物诱导下块茎悬浮细胞的总酚含量（4.65mg GAE/g DW）显著高于茎节悬浮细胞的（3.63mg GAE/g DW），茉莉酸甲酯诱导后差异更大（块茎悬浮细胞10.85mg GAE/g DW、茎节悬浮细胞5.52mg GAE/g DW），增加了0.97倍；茉莉酸甲酯诱导块茎悬浮细胞的酚类物质中儿茶素（1.53mg GAE/g DW）和槲皮素（5.58mg GAE/g DW）的含量要显著高于茎节悬浮细胞（1.1mg GAE/g DW和3.94mg GAE/g DW），分别是茎节悬浮细胞的1.39倍和1.41倍，而4-羟基苯甲酸（0.37mg GAE/g DW）和绿原酸（0.23mg GAE/g DW）含量显著低于茎节悬浮细胞（0.84mg GAE/g DW和1.06mg GAE/g DW）。ABTS和DPPH的自由基清除能力以及FRAP的抗氧化能力相对于对照组增加的倍数，块茎悬浮细胞都要比茎节悬浮细胞高。

目录

1绪论

1.1 菊芋及其生物活性物质

1.2 植物细胞悬浮培养

1.3 诱导子对植物次生代谢产物合成的诱导作用

1.4 酚类物质及其抗氧化功能

1.5 研究的目的和意义

2.1 实验试剂和仪器设备

2.2 实验材料与方法

2.3 结果与分析

2.4 讨论

2.5 本章小结

3 菊芋块茎悬浮细胞酚类物质的诱导

3.1 实验仪器与试剂

3.2 实验方法

3.3 结果与分析

3.4 讨论

3.5 本章小结

4 茉莉酸甲酯诱导菊芋块茎悬浮细胞酚类物质抗氧化分析

4.1 实验仪器与试剂

4.2 实验方法

4.3 结果与分析

4.4 讨论

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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