三峡库区消落带耐水淹植物疏花水柏枝抗氧化胁迫的物质基础研究

发布时间：2019-04-10 17:22

【摘要】：三峡大坝的修建,库区两岸形成了垂直高度差近30米的消落带区域。消落带的形成改变了库区两岸植被的原有生长环境,对库区植物的生存产生严重的危害。水淹环境下,植物会处于缺氧状态。缺氧环境会破坏细胞内活性氧的代谢平衡,造成细胞的氧损伤,对植物的生存产生不利影响。疏花水柏枝(Myricaria laxiflora)是三峡库区特有物种,狭域分布于库区两岸季节性淹没的自然消落带上的珍稀濒危多年生灌木,能够适应三峡库区“冬蓄夏排”的水位消涨规律,具有极强的耐水淹胁迫和很好的固沙保土能力。内生真菌是植物体内一类非常重要的生物资源。内生真菌在与宿主植物长期的协同进化过程中,形成了一种稳定的互利共生关系,即内生真菌在从宿主植物获取生长所需环境、营养物质的同时,为宿主植物提供丰富的代谢产物。这些代谢产物通过直接参与到抵御外部胁迫或者间接参与到宿主植物某些抗性基因的表达调控之中,增强宿主植物对生物和非生物胁迫的抗逆性。在对植物水淹胁迫的研究调查中发现,植物能够通过自身及其内生真菌产生的多种抗氧化酶和一系列小分子抗氧化活性物质等清除体内积累的活性氧,从而避免氧损伤危害。因此,我们以三峡库区代表性植物疏花水柏枝及其内生真菌为研究对象,(1)分离、鉴定了疏花水柏枝的植物化学成分;(2)对其茎部46株内生真菌的发酵液进行了总抗氧化能力测定与筛选工作。本研究希望通过对疏花水柏枝植物化学成分及其内生真菌代谢产物的抗氧化能力的研究,揭示宿主植物及其内生真菌代谢产物的化学成分与其耐水淹胁迫抗性之间的关系,同时筛选得到的高抗氧化活性的微生物资源,为进一步研究植物-内生真菌的相互作用建立基础。采用多种色谱分离手段,我们从疏花水柏枝中分离得到了9个单体化合物。通过多种波谱解析方法,如核磁共振(NMR)、高分辨质谱(HR-ESI-MS)、X-ray单晶衍射等对化合物进行测定分析,所得数据与文献报道中的数据比对,最终确定了化合物的结构式。9个单体化合物均为首次从疏花水柏枝中分离得到,其中化合物1,2和6均首次从水柏枝属植物中分离得到。根据其结构类型可划分为萜类(1-7)、甾醇类(8)、酚酸类(9),其中(5R,8R,9R,10R,13S,17S,18S)25,28-dihydroxy-D-friedoolean-14-en-3-one(2)是一个新型的齐墩果烷型五环三萜。已有研究表明,三萜类、甾醇类、酚酸类化合物均具有一定的抗氧化还原能力。因此,结合文献报道我们推测所获得的化合物可能帮助或参与到活性氧自由基的清除过程之中,帮助植物在不利环境中顺利存活。本研究中我们分别对从疏花水柏枝茎部分离得到的46株内生真菌进行了总抗氧化能力测定。在发酵液的初筛中,我们得到10株抗氧化活性较高(≥15 U/mL)的菌株,并进一步对它们的发酵粗提物进行总抗氧化能力的测定。其中,MS19-3综合表现出了最强的抗氧化能力,其发酵液和粗提产物的总抗氧化能力分别为47.19±1.90和27.47±1.03 U/mL,粗提物的总抗氧化能力达到了同浓度Vc的22.42%。因此,我们测定了MS19-3的粗提产物的总多酚、黄酮类化合物的含量,以及粗提物对DPPH、·OH的清除和还原能力。粗提产物的总多酚和黄酮类化合物含量分别为60.02±0.63 mg/g,42.78±0.79 mg/g;对DPPH和·OH表现出一定的清除作用以及较强的还原能力。最后,采用分子生物学和形态学结合的方法,菌株MS19-3鉴定为一株棒曲霉(Aspergillus clavatus)。上述结果表明,植物自生代谢产物及其内生真菌代谢产物有可能在一定程度上直接或间接参与消除体内多余的活性氧自由基,维持体内活性氧代谢平衡,从而帮助植物顺利渡过不利的淹水环境。除此之外,获得的高抗氧化活性微生物资源可用于进一步的植物-内生真菌的相互作用研究,为提升库区消落带植物的抗非生物胁迫能力,改善库区消落带生态环境提供了指导。同时也为高抗氧化活性物质的获得提供了新的途径。
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【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：Q945.78

【参考文献】