植物香豆素生物合成途径及关键酶基因研究进展

香豆素是来源于苯丙烷代谢途径中重要的次级代谢产物,具有多种生物活性,对植物的生长发育及应答逆境胁迫有重要作用。本研究对香豆素生物合成途径以及所涉及的关键酶基因研究进展进行综述,分析了葡萄糖基转移酶基因家族的系统进化,并对香豆素目前研究的问题进行总结以及今后的研究方向进行展望,以期为香豆素生物合成及其后续研究提供借鉴。     

含香豆素基团的二氯丙烯类衍生物的合成及杀虫活性

以丙二酸二乙酯、间苯二酚和1,1,3-三氯丙烯等为原料,经取代、环合、缩合等反应合成了9个含有香豆素基团的二氯丙烯类衍生物,化合物结构经IR、 1H NMR、 MS及元素分析确证。初步的生物活性测定结果表明,该类化合物在400 mg/L质量浓度下对小菜蛾Plutella xylostella有较好的杀虫活性,其中化合物 5e 对小菜蛾的致死率达到93%。     

香豆素对苏丹草种子萌发和幼苗生长的影响

香豆素为黄花草木樨(Melilotus officinalis)水浸提液的主效化感物质,能抑制多种杂草种子的萌发和幼苗生长。为探明香豆素的化感抑草作用机理,本研究采用室内培养、生物检测的方法,研究了简单香豆素水溶液对苏丹草(Sorghum sudanense)种子萌发及其幼苗生长和生理生化指标的影响,并采用透射电镜观察了苏丹草幼苗根和茎的超微组织结构。结果表明,20~100μg·mL~(-1)香豆素水溶液能够显著抑制早期苏丹草种子的萌发(P0.05),且随浓度升高抑制作用增强,能够显著抑制苏丹草根伸长,随处理时间的延长和浓度的升高其抑制作用也增强,根变粗扭曲,而对茎长的影响存在浓度效应和时间效应,在4d时,20~100μg·mL~(-1)浓度的香豆素水溶液均促进茎长,6和8d则表现为低浓度促进、高浓度抑制;与加蒸馏水的对照组相比,100μg·mL~(-1)香豆素溶液处理显著(P0.05)提高了过氧化氢酶(CAT)活性,并降低了超氧化物歧化酶(SOD)活性,对过氧化物酶(POD)抑制作用表现为先降低后升高;香豆素处理显著(P0.05)提高了可溶性糖的含量,同时显著(P0.05)降低了叶绿素的含量;在香豆素处理下,淀粉含量先降低后升高,吲哚乙酸氧化酶(IAAO)活性仅在第4天时低于对照组。香豆素水溶液破坏了苏丹草根细胞的超微结构,出现液泡体积变大,细胞器数量和种类减少的现象,细胞核的核膜发生明显的歪曲,细胞核变小甚至消失;香豆素水溶液处理下的苏丹草幼苗叶绿体内淀粉粒数目显著(P0.05)增加,体积变大。以上结果显示,100μg·mL~(-1)的香豆素水溶液可以通过改变苏丹草抗氧化酶系统、增加渗透调节物质、降低叶绿素含量、影响酶活性以及破坏细胞超微结构等途径调节苏丹草的生长。     

香豆素对多花黑麦草种子萌发和幼苗生长化感作用的机理研究

为探明化感物质香豆素的化感抑草作用机理,采用实验室培养皿生物监测法研究香豆素对多花黑麦草种子萌发及幼苗生长过程中主要生长和生理生化指标的影响,观察了种子和幼苗茎秆的超微组织结构变化。结果表明,与对照相比,香豆素显著降低了多花黑麦草种子的发芽势、根长、根干重、茎长和茎叶干重等生长指标(P<0.05);香豆素处理显著降低了吲哚乙酸氧化酶(IAAO)活性和叶绿素含量(P<0.05),同时显著提高了可溶性糖含量(P<0.05),以及4和6 d种子的蛋白质浓度(P<0.05);且在前期促进了多花黑麦草幼苗的过氧化氢酶(CAT)活性、抑制了过氧化物酶(POD)活性,而后CAT降低,POD先升高后降低(P<0.05),淀粉含量升高。100 μg/mL的香豆素水溶液只能在多花黑麦草种子发芽和幼苗生长初期可以很大限度的起到抑制作用,但不足以使其致死。香豆素抑制种子胚乳养分的分解与供应,破坏胚乳细胞的细胞膜、细胞壁,同时可能使细胞失水而导致质壁分离。     

天然香豆素衍生物~（13）C－NMR化学位移研究（Ⅱ）──化学位移加合与降阶模型的研究

运用数学模型对香豆素衍生物１３Ｃ－ＮＭＲ化学位移数据进行了较系统的研究．结果表明，香豆素类化合物的化学位移相对于未取代母体的增量具有良好的加合和降阶性规律．从理论上建立了１３Ｃ－ＮＭＲ化学位移的加合和降阶模型，提出了经验公式．     

黑刺菝葜根茎化学成分的研究

初步研究了黑刺菝葜根茎中所含的化学成分,并测定了其中氨基酸、多糖、矿物元素和脂肪的含量。结果表明,黑刺菝葜根茎中含有甾体皂甙、黄酮及其甙类、生物碱、内酯、香豆素及其甙类、蒽醌、有机酸、酚性成分、鞣质、氨基酸、蛋白质、糖类、挥发油、油脂和10多种矿物元素。     

秦皮中香豆素提取工艺优化及其抗氧化活性研究

以秦皮为原料,香豆素得率为考察指标,在单因素试验的基础上,采用正交试验优化超声辅助法提取秦皮中香豆素的工艺条件.结果表明,最佳提取工艺条件为:表面活性剂用量3％,乙醇体积分数50％,提取温度60℃,提取时间40 min,料液比1:10(g/mL),在此工艺条件下,香豆素得率高达1.038％.对提取物进行抗氧化性试验,结果表明,相同浓度下香豆素提取液对DPPH自由基和羟自由基的清除能力均强于VC,秦皮中香豆素具有较强的抗氧化性.     

木薯皮总香豆素活性物质超声波提取工艺优化

为了能充分提取和利用木薯皮香豆素活性物质,研究了超声波提取木薯皮总香豆素的工艺。通过单因素试验和Box-Behnken响应面设计优化试验确定了超声波辅助乙醇提取木薯皮中总香豆素活性物质的最优工艺条件,并比较了超声波提取与传统溶剂浸提的提取效果。试验结果表明:超声波辅助乙醇提取木薯皮中总香豆素活性物质的最优工艺条件为:乙醇体积分数95%,超声波功率550 W,提取时间90 min,提取温度60℃,液料比12 mL/g,在此工艺条件下,木薯皮提取物的总香豆素平均质量比为2.48 mg/g。影响总香豆素含量的4个因素的显著程度依次为:超声波功率、提取温度、提取时间、液料比。与溶剂浸提法(提取时间360 min,液料比16 mL/g,总香豆素2.14 mg/g)相比,超声波提取法具有提取速度快、总香豆素含量高、提取物活性好、溶剂用量少等明显优势。     

香豆素对水稻幼苗抗寒性的影响

用香豆素类化合物(前胡香豆素Ⅲ、前胡香豆素Ⅱ、北美芹素),每种化合物分别设1、5、10、50、100mg/L处理早稻组合培两优500,研究在低温(5±1)℃胁迫下香豆素对水稻幼苗的成苗率、茎叶干重、根干重以及防御酶活性、可溶性蛋白质含量、叶绿素含量和游离脯氨酸含量的影响.结果表明,3种香豆素化合物处理均能使水稻幼苗的成苗率、茎叶干重、根干重显著高于对照(清水),且50mg/L处理时效果最佳.50mg/L的香豆素化合物处理均使水稻秧苗在低温胁迫下的过氧化物酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性、可溶性蛋白质含量和叶绿素含量升高,游离脯氨酸积累增加.     

霜疫霉侵染对不同荔枝品种果皮苯丙烷类代谢的影响

荔枝霜疫霉病是荔枝生产过程中的主要病害之一,严重影响荔枝品质和产量。本文以霜疫霉病抗病品种‘黑叶’和感病品种‘桂味’成熟果实为材料,研究霜疫霉悬浮孢子接种后果皮中苯丙烷类代谢通路相关酶活性及代谢产物含量的变化,分析苯丙烷代谢通路与荔枝对霜疫霉侵染抗性的关系。研究结果表明：抗、感病品种接种霜疫霉菌后,其苯丙氨酸解氨酶（PAL）和过氧化物酶（POD）活性均有不同程度的提高,且抗性品种‘黑叶’的POD活性高于感病品种‘桂味’。与之相反,‘桂味’的β-葡萄糖苷酶（BGLU）活性高于‘黑叶’。抗性品种‘黑叶’的总酚、类黄酮和花色素苷含量高于感病品种‘桂味’,而‘桂味’的香豆素含量高于‘黑叶’。接种霜疫霉菌后,总酚、类黄酮和花色素苷含量随贮藏时间的延长而逐渐下降,香豆素含量则有一定程度的升高。相关分析表明,上述指标与病情指数显著相关,暗示它们与荔枝对霜疫霉侵染的抗性密切相关。