茶树叶细胞壁富集氟机制研究
发布时间：2021-08-22 07:18
茶叶是世界三大无酒精饮料之一,广泛受到消费者的青睐。茶树具有聚氟特性,成熟叶片是其累积氟的主要器官,长期大量饮用由较老叶片加工而成的一些茶类（如砖茶）可能导致人体对氟的过量吸收,对人体健康造成潜在风险,研究茶树富集氟过程的相关机制能够为从根本上解决饮茶氟安全的问题提供理论基础。前期研究表明,细胞壁是茶树叶片结合氟的主要部位,因此,将氟螯合在茶叶细胞壁中是茶树叶片累积氟的重要方式,但其富集氟的具体机制目前尚不清楚。本研究对茶树幼苗进行不同浓度氟处理,进一步分析茶树叶片代谢谱、果胶合成代谢通路,钙调控细胞壁结构组成与氟富集的关系,以期为调控茶树中的氟含量水平提供一定的理论参考。主要研究内容及结果如下:1、外源氟显著影响茶树叶片糖代谢。茶树响应氟胁迫的代谢组学研究表明,氟对茶树叶片代谢产生显著影响。通过对不同氟处理GC-TOF-MS的数据进行单变量和多元变量统计分析,鉴定出苹果酸、半乳糖醛酸、葡糖二酸、果糖、山梨糖、麦芽糖、乳糖、肌醇、二氢槲皮素等差异代谢物质;通过通路分析,鉴定出半乳糖代谢、果糖和甘露糖代谢、淀粉和蔗糖代谢、TCA循环、果胶生物合成等关键代谢通路。氟显著促进果胶合成。进一步...
【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
植物初生细胞壁骨架模型（Somervilleetal.2004）
华中农业大学2020届博士研究生学位（毕业）论文10图1-2果胶的结构（A）和甲基酯化、乙酰化修饰（B）示意图（Wang2019）Fig.1-2Pectinstructure（A）andmethyl、O-acetylesterifiedmodification（B）（Wang2019）植物细胞壁多糖富含-COOH，-OH和-SH等官能团，能够将大量金属阳离子结合在其中，而细胞壁果胶由于含有大量带负电荷的羧基基团，又是金属离子在细胞壁中的主要结合部位（Magdalena2011）。HG是果胶与金属阳离子结合的主要结构，果胶HG与金属离子的结合能力受果胶结构和离子特性的共同影响，HG的甲基酯化和乙酰化修饰是影响其功能的两个重要特征（图1-2B），其中甲基酯化修饰发生在半乳糖醛酸C-6位置的羧基基团，会直接影响果胶的带电性能，而乙酰化修饰发生在半乳糖醛酸的O-2或O-3的位置，对果胶的电荷没有影响，因此，HG的甲基酯化是决定果胶电荷和阳离子结合能力的重要特性，HG的甲基酯化程度（DM，甲基酯化修饰的半乳糖醛酸占总半乳糖醛酸的比例）越低，其结合阳离子能力越强（Voragen2009）。HG的合成发生在高尔基体中，在半乳糖醛酸糖基转移酶（Galacturonosyltransferase，GAUT）和果胶甲基转移酶（PectinMethyl-Transferase，PMT）的催化下，形成一种完全（高度）甲基酯化（DM=80%）的多聚半乳糖醛酸结构（Sterlingetal.2006，Grégoryetal.2007），完全甲基酯化的HG被运至细胞壁后，在细胞壁果胶甲基酯酶的催化下脱去甲基，使得自由羧基暴露，脱去甲基的HG自由羧基能进一步与金属阳离子结合生成羧酸盐（Khotimchenkoetal.2017）。根据DM值，果胶通常被分为高甲酯化果胶（DM>50%），低甲酯化果胶（5%<DM<50%），
（）。另一方面，不同的金属离子对果胶的亲和度也存在差异，如Zn2+的高电负性特性使其结合果胶能力较强（Assifaoui et al. 2015），Cu2+由于离子半径较小与果胶也具有强结合能力（Mata et al. 2009），三价离子因为能形成的连接区较少较二价离子结合果胶能力弱（Khotimchenko et al. 2010），等等。钙离子在HG 尤其是低脂 HG 的二级结构形成中发挥着重要作用，它通过离子键的形式连接两条反向平行的 HG，形成一个“蛋盒”结构（图 1-3a），其中的钙离子又能被其他二价离子如 Cu2+，Zn2+等取代，如图 1-3b 所示，在二聚的 HG 结构中，相邻 HG 链之间可能存在三种连接方式：未离解的羧基之间形成氢键；甲氧基之间形成疏水键；离解的羧基与钙离子形成的钙桥结构（Kastner et al. 2012）。
本文编号：3357278
【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
植物初生细胞壁骨架模型（Somervilleetal.2004）
华中农业大学2020届博士研究生学位（毕业）论文10图1-2果胶的结构（A）和甲基酯化、乙酰化修饰（B）示意图（Wang2019）Fig.1-2Pectinstructure（A）andmethyl、O-acetylesterifiedmodification（B）（Wang2019）植物细胞壁多糖富含-COOH，-OH和-SH等官能团，能够将大量金属阳离子结合在其中，而细胞壁果胶由于含有大量带负电荷的羧基基团，又是金属离子在细胞壁中的主要结合部位（Magdalena2011）。HG是果胶与金属阳离子结合的主要结构，果胶HG与金属离子的结合能力受果胶结构和离子特性的共同影响，HG的甲基酯化和乙酰化修饰是影响其功能的两个重要特征（图1-2B），其中甲基酯化修饰发生在半乳糖醛酸C-6位置的羧基基团，会直接影响果胶的带电性能，而乙酰化修饰发生在半乳糖醛酸的O-2或O-3的位置，对果胶的电荷没有影响，因此，HG的甲基酯化是决定果胶电荷和阳离子结合能力的重要特性，HG的甲基酯化程度（DM，甲基酯化修饰的半乳糖醛酸占总半乳糖醛酸的比例）越低，其结合阳离子能力越强（Voragen2009）。HG的合成发生在高尔基体中，在半乳糖醛酸糖基转移酶（Galacturonosyltransferase，GAUT）和果胶甲基转移酶（PectinMethyl-Transferase，PMT）的催化下，形成一种完全（高度）甲基酯化（DM=80%）的多聚半乳糖醛酸结构（Sterlingetal.2006，Grégoryetal.2007），完全甲基酯化的HG被运至细胞壁后，在细胞壁果胶甲基酯酶的催化下脱去甲基，使得自由羧基暴露，脱去甲基的HG自由羧基能进一步与金属阳离子结合生成羧酸盐（Khotimchenkoetal.2017）。根据DM值，果胶通常被分为高甲酯化果胶（DM>50%），低甲酯化果胶（5%<DM<50%），
（）。另一方面，不同的金属离子对果胶的亲和度也存在差异，如Zn2+的高电负性特性使其结合果胶能力较强（Assifaoui et al. 2015），Cu2+由于离子半径较小与果胶也具有强结合能力（Mata et al. 2009），三价离子因为能形成的连接区较少较二价离子结合果胶能力弱（Khotimchenko et al. 2010），等等。钙离子在HG 尤其是低脂 HG 的二级结构形成中发挥着重要作用，它通过离子键的形式连接两条反向平行的 HG，形成一个“蛋盒”结构（图 1-3a），其中的钙离子又能被其他二价离子如 Cu2+，Zn2+等取代，如图 1-3b 所示，在二聚的 HG 结构中，相邻 HG 链之间可能存在三种连接方式：未离解的羧基之间形成氢键；甲氧基之间形成疏水键；离解的羧基与钙离子形成的钙桥结构（Kastner et al. 2012）。
本文编号：3357278
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