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青风藤雌雄株青藤碱含量及功能差异分析认领

作者：

罗燕仙

学位授予单位：

中南林业科技大学

摘要：

青风藤(Sinomenium acutum)又称青藤,为毛莨目防己科(Menispermaceae)植物。其主要活性成分为青藤碱,但青藤碱的含量在不同来源的植株中存在较大差异。根据种植经验,青风藤雌雄株中青藤碱含量存在明显差别,导致药用价值也出现较大差异。为明确青风藤雌雄株中青藤碱含量的差异,探究其调控机制,本研究对不同性别的青风藤植株(雌株、雄株、未分化株)的地上(叶)和地下(根)部分进行代谢组学分析,并进一步结合激素水平和生物活性验证,明确青风藤雌雄株的代谢物差异,为青风藤资源的高效开发利用提供参考。本研究主要结果如下: 1.通过非靶向代谢组学分析不同性别的青风藤叶片和根中的化学组成,共鉴定出1213种代谢物,包括脂类化合物、苯丙素和聚酮类化合物、苯型烃类和生物碱及其衍生物等12类,其中生物碱类鉴定到喹啉、异喹啉等。通过主成分分析(PCA)发现雌雄株叶片中代谢物差异不明显,差异代谢物主要集中在根部。从根部共筛选出264个显著差异代谢物,富集到半乳糖代谢、酪氨酸代谢、植物激素信号转导通路和异喹啉类生物合成等通路。将青藤碱与异喹啉合成通路上的代谢物进行相关性分析,发现青藤碱与乌药碱含量呈现显著正相关。预测青藤碱的合成通路为:酪氨酸经酪氨酸脱羧酶催化生成多巴胺,随后通过酚氧化偶联反应形成乌药碱,乌药碱在经过去甲乌药碱、番荔枝碱等中间体转化为清风藤碱,最终经特异性羟基化/环化反应生成青藤碱。 2.对不同性别青风藤根部进行内源植物激素检测,共检测到34种激素,激素水平在雌、雄和未分化植株中存在差异。将内源激素水平与生物碱含量进行关联分析,发现脱落酸(abscisicacid,ABA)水平与青藤碱含量存在显著正相关。使用不同浓度的外源ABA对青风藤植株进行处理,结果表明,不同浓度的ABA处理能够促进生物碱的积累,在叶片中,ABA(100μM)处理10d后生物碱含量最高(62.34mg/g);在根中,则是在ABA(100μM)处理15 d后达到峰值(166.52mg/g)。qPCR检测表明ABA处理提高了青藤碱合成相关基因cnmt和tydc的表达量。 3.分别将青风藤雌雄株叶片和根部用70%无水乙醇超声处理提取,测得提取物中生物碱含量大小顺序为:雄根(MR)>雌根(FR)>未分化根(NR)>未分化叶片(NL)>雄株叶片(ML)>雌株叶片(FL)。体外抗氧化分析显示,提取物抗氧化能力为MR>FR>NR>NL>ML>FL。将提取物喂食野生型秀丽隐杆线虫用于比较体内抗氧化活性,结果显示:在百草枯急性氧化应激下,喂食提取液(5 mg/mL)后均能提高线虫存活率,其中MR组最高(82.30%),其次是FR组(79.14%)。在MR和FR中设置浓度梯度(0.1、1、5 mg/mL)进行后续分析;寿命实验中,1 mg/mL MR组培养下效果最好,平均寿命延长了 15.34%,其余顺序为:1 mg/mLFR>0.1 mg/mLMR>0.1 mg/mL FR>5 mg/mLMR>5 mg/mLFR,且对线虫的生殖能力没有显著影响;头部摆动频率提高,在0.1 mg/mL MR组和1 mg/mL FR组摆头次数较高,比空白组分别提高了 21.42%和20.04%;施加青风藤提取液后,可以提高秀丽线虫对于37℃高温和紫外应激的抵抗性,热应激中存活率最高的是0.1 mg/mLMR组,存活率为82.30%;紫外应激下,MR组均显著提高了存活率,效果最显著的是0.1 mg/mL,存活率为73.67%;qPCR分析表明,MR组和FR组均能够显著上调线虫抗氧化相关基因daf-16、skn-1、sod-3的相对表达量。综上所述,雌雄株青风藤的根部中代谢物组成和激素水平具有较大差异;其中乌药碱可能是雌雄株青风藤的青藤碱合成差异的关键中间代谢物;ABA水平与青藤碱含量存在显著正相关,外源施加ABA能够促进青藤碱的合成;青风藤提取物具有较好的抗氧化效果,可有效提高线虫的活动能力和环境胁迫耐受力,但不同性别、不同部位的青风藤提取物的生物活性存在显著差异。

摘要译文

关键词：

青风藤; 青藤碱; 植物激素; ABA; 抗氧化

学位年度：

2025

学位类型：

硕士

学科专业：

生物技术与工程（专业学位）

导师：

李萌

中图分类号：

R284.1[化学分析与鉴定]

学科分类号：

1005[中医学];100803[中药鉴定学];100804[中药化学];100805[中药分析学]

D O I：

10.27662/d.cnki.gznlc.2025.000548