紫茎泽兰萜类防御成分鉴定及其分子机制研究

	紫茎泽兰萜类防御成分鉴定及其分子机制研究
	石伟
导师	黎胜红
学位专业	生物化学与分子生物学
关键词	紫茎泽兰化学防御腺毛二萜倍半萜
摘要	植物在与植食性昆虫及病原菌的协同进化过程中，在体内构建了一套完善的化学防御体系，譬如形成一些特化的结构或者积累丰富的次生代谢产物等，这些都可以帮助植物更好地适应外界环境。入侵植物紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum Spreng)是我国面临的重大生态灾害，给我国西南地区造成了严重的经济损失。该植物之所以难以彻底防治，除了因为其强大的繁殖力、旺盛的生命力和广泛的生态适应性外，还与其成功的化学防御密不可分。本论文共由三章组成。第一章详细论述了紫茎泽兰中萜类化合物的防御功能。本章分为两部分，第一部分对紫茎泽兰腺毛中的萜类次生代谢产物及防御功能进行了研究。将激光显微切割(LMD)与超低温核磁共振(cryoNMR)分析技术相结合，首次发现紫茎泽兰的头状腺毛能大量合成和贮存一个新的具有防御功能的克罗烷型二萜。第二部分对紫茎泽兰地上部分的倍半萜及防御功能进行了研究，从中分离鉴定了包括1个新化合物在内的3个Cadinane型倍半萜，这些化合物均可能为紫茎泽兰的防御成分。第二章详细论述了紫茎泽兰中萜类化合物的分子防御机制。克隆并鉴定了紫茎泽兰的一个萜类合成酶基因，证实了该萜类合成酶基因在紫茎泽兰化学防御过程中发挥的重要作用，首次从分子水平阐释了紫茎泽兰的化学防御机制。第三章论述了近三十年来植物腺毛中的萜类化合物及其生物合成研究进展。第一章紫茎泽兰中萜类化合物的防御功能研究: 大多数陆地植物的地上部分表面都覆盖有腺毛，这些腺毛通常能合成和贮存丰富的次生代谢产物，然后分泌到植物表面，或者贮存于其腺腔中，这些次生代谢产物普遍被认为是植物用来抵御植食性昆虫取食或者病原菌侵染的化学防御物质，然而一直缺乏好的证据。紫茎泽兰的幼茎、幼叶表面都分布着密集的头状腺毛和非腺毛。本研究发现紫茎泽兰的头状腺毛中高度富集一个新的克罗烷型二萜化合物1 。通过生物活性测试发现，该化合物对植食性昆虫具有较强的拒食活性，并对植物病原菌有明显的抑制活性。显微观察还发现，紫茎泽兰的虫瘿表面腺毛尤其丰富。经HPLC分析发现，化合物1在紫茎泽兰虫瘿表皮含量较高，部分也分泌到虫瘿内部，进一步的活性测试表明，该二萜对紫茎泽兰天敌泽兰实蝇(Procecidochares utilis)蛹的羽化率有显著影响，由此说明化合物1为紫茎泽兰头状腺毛合成和贮存的重要化学防御物质。此外，本研究还从紫茎泽兰地上部分分离鉴定了3个Cadinane型倍半萜(2-4)，其中包括一个新化合物(2)，活性测试发现它们对植食性昆虫均具有较强的拒食活性，推测这些倍半萜化合物均可能为紫茎泽兰的防御成分。上述研究结果有助于揭示紫茎泽兰的入侵机制。第二章紫茎泽兰中萜类化合物防御功能的分子机制研究:紫茎泽兰含有丰富的萜类次生代谢产物，是紫茎泽兰潜在的防御物质，目前该方面的研究还比较缺乏，从分子水平来阐释紫茎泽兰中萜类化合物的防御功能的研究还未见报道。本研究从紫茎泽兰中克隆得到一个萜类合成过程中的关键酶基因Ea-TPS1，在大肠杆菌中对该基因进行了原核表达，利用磁珠吸附法对表达的蛋白进行了纯化，并利用qRT-PCR技术分析比较了外界生物和非生物因素胁迫下紫茎泽兰中该萜类合成酶基因在RNA水平上的变化情况，从分子水平上探究了紫茎泽兰中萜类化合物的防御机制。第三章植物腺毛中的萜类次生代谢产物及其生物合成研究进展: 本章以萜类化合物的结构类型分类，综述了1990-2011年间报道的33种植物腺毛中的310个萜类化合物，其中包括45个单萜，212个倍半萜，34个二萜，2个二倍半萜和17个三萜，以及部分植物腺毛中萜类化合物的生物合成研究进展
语种	中文
	2012-12
学位授予单位	中国科学院研究生院
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.kib.ac.cn/handle/151853/18721
专题	昆明植物所硕博研究生毕业学位论文
推荐引用方式 GB/T 7714	石伟. 紫茎泽兰萜类防御成分鉴定及其分子机制研究[D]. 中国科学院研究生院,2012.

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