拟南芥植物代谢组学及金银花代谢产物抗炎活性研究

摘要

植物次级代谢产物是植物所产生的一大类小分子化合物,与生物体的生命现象密切相关。由于植物体的复杂性,植物中的次级代谢产物及其活性还不够清晰明确,需要对植物次级代谢产物进行系统、深入的研究。植物代谢组学是以植物为研究对象对其提取物进行高通量分析的技术,代谢指纹谱是植物代谢组学中的重要研究内容。
　　 本课题运用植物代谢组学策略,运用超高效液相色谱—四级杆／飞行时间质谱(UPLC-Q/TOF)建立代谢指纹谱,以此来分析模式植物拟南芥的次级代谢产物,根据精确质量数和二级质谱裂解途径,结合文献报道,对拟南芥中的次级代谢产物进行鉴定,并分别比较了不同部位（莲座叶、茎、花和茎生叶）、不同生长时期（幼苗期、抽苔期、盛花期和长角果成熟期）、盐胁迫条件下与未胁迫的拟南芥代谢指纹谱的差异,并运用主成分分析和最小二乘法-判别分析等化学计量学方法分别找出潜在的生物标记物,并利用高效液相-三重四级杆质谱(HPLC-QQQMS)分别测定了盐处理和未进行盐处理的对照组的植物激素茉莉酸含量。此外,还运用Q/TOF研究了4类植物激素（生长素、细胞分裂素、赤霉素和脱落酸）的质谱裂解途径,通过高分辨率质谱所给出的质荷比,准分子离子和碎片离子均推测出了其元素组成,以总结植物激素的质谱裂解途径信息。建立了一种快速高效的使用UPLC-Q/TOF结合萤光素酶报告基因检测系统筛选抑制核转录因子κB(NF-κB)活性的方法,以筛选植物中具有生物活性的次级代谢产物,并以金银花为例对其所具有抗炎活性的次级代谢产物进行了筛选。
　　 研究表明,不同部位代谢指纹谱5种潜在的生物标记物为山柰苷、刺槐苷、山柰酚-3-O-葡萄糖苷-7-O-鼠李糖苷、山柰素鼠李糖苷和三甲花翠苷等;不同生长发育阶段的代谢谱的潜在的生物标记物为芥子酰基苹果酸、arabidopsideA、arabidopsideE、arabidopsideG和arabidopsideD;与盐胁迫有关的潜在的生物标记物为亚麻酸、OPDA、脱落酸和arabidopsideD等,并发现野生型拟南芥在经过盐处理后茉莉酸含量明显高于其他组,其中亚麻酸和OPDA为十八碳烷酸途径的茉莉酸合成的前体,表明拟南芥的耐盐作用可以影响植物激素茉莉酸合成的十八碳烷酸途径。研究了13种常见植物激素的ESI-Q/TOFMS/MS裂解途径,确定了一类的植物激素为特定子离子或中性丢失特征观察。运用所建立筛选体系筛选出金银花中6个具有NF-κB抑制活性的物质,分别为secoxyloganin、绿原酸、马钱苷酸、獐牙菜苦苷、獐牙菜苷和aldosecologanin,并通过体外炎症模型实验验证了其抗炎活性,绿原酸和獐牙菜苦苷为金银花中主要的抗炎物质。
　　 本课题研究了植物次级代谢产物在不同部位、不同生长阶段的分布规律,为研究次级代谢产物合成和运输提供信息,探讨植物对盐胁迫的反应机制和耐盐机理,为基因工程方法或其他措施改造植物提高其耐盐能力提供信息,为农作物和中药材提高产量等研究提供信息。对金银花中抗炎活性次级代谢产物进行筛选可有助于了解植物的抗炎机制,明确药物的物质基础和作用靶点,找出新的抗炎活性成分,促进抗炎药物的研发。

目录

声明

摘要

第一章 引言

第一节 植物次级代谢产物概述

1．1．1 植物次级代谢产物种类

1．1．2 植物次级代谢产物研究内容

1．1．3 植物次级代谢产物研究展望

第二节 植物代谢组学概述

1．2．1 植物代谢组学

1．2．2 植物代谢组学的研究方法

1．2．3 植物代谢组学的研究内容

1．2．4 植物代谢组学发展展望

第三节 本课题研究内容和意义

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究意义

1．3．3 技术路线

第二章 拟南芥代谢指纹谱研究

第一节 拟南芥代谢指纹谱的建立

2．1．1 实验仪器与材料

2．1．2 实验方法

2．1．3 实验结果与讨论

第二节 拟南芥成分的Q/TOF定性分析

2．2．1 实验仪器与材料

2．2．2 实验方法

2．3．3 实验结果与讨论

第三节 本章小结

第三章 拟南芥的时空代谢规律研究

第一节 拟南芥的不同部位代谢指纹谱研究

3．1．1 实验仪器与材料

3．1．2 实验方法

3．1．3 实验结果与讨论

第二节 拟南芥的不同发育时期代谢指纹谱研究

3．2．1 实验仪器与材料

3．2．2 实验方法

3．2．3 实验结果与讨论

第三节 本章小结

第四章 拟南芥耐盐胁迫研究

第一节 拟南芥耐盐胁迫代谢组学研究

4．1．1 实验仪器与材料

4．1．2 实验方法

4．1．3 实验结果与讨论

第二节 拟南芥耐盐胁迫茉莉酸含量研究

4．2．1 实验仪器与材料

4．2．2 实验方法

4．2．3 实验结果与讨论

第三节 本章小结

第五章 植物激素质谱裂解途径及测定方法研究

第一节 植物激素质谱裂解途径研究

5．1．1 实验仪器与材料

5．1．2 实验方法

5．1．3 实验结果与讨论

第二节 植物激素测定方法研究

5．2．1 实验仪器与材料

5．2．2 实验方法与结果

5．2．3 讨论

第三节 本章小结

第六章 金银花代谢产物抗炎活性研究

第一节 金银花药效学研究

6．1．1 实验仪器与材料

6．1．2 实验方法

6．1．3 结果和讨论

第二节 金银花抗炎活性物质筛选

6．2．1 实验仪器与材料

6．2．2 实验方法

6．2．3 结果与讨论

第三节 抗炎活性物质单体验证研究

6．3．1 实验仪器与材料

6．3．2 实验方法

6．3．3 结果与讨论

第四节 本章小结

第七章 结论

第一节 讨论

第二节 创新点

第三节 展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果