茶葉是世界三大無酒精飲料之一,廣泛受到消費(fèi)者的青睞。茶樹具有聚氟特性,成熟葉片是其累積氟的主要器官,長(zhǎng)期大量飲用由較老葉片加工而成的一些茶類（如磚茶）可能導(dǎo)致人體對(duì)氟的過量吸收,對(duì)人體健康造成潛在風(fēng)險(xiǎn),研究茶樹富集氟過程的相關(guān)機(jī)制能夠?yàn)閺母旧辖鉀Q飲茶氟安全的問題提供理論基礎(chǔ)。前期研究表明,細(xì)胞壁是茶樹葉片結(jié)合氟的主要部位,因此,將氟螯合在茶葉細(xì)胞壁中是茶樹葉片累積氟的重要方式,但其富集氟的具體機(jī)制目前尚不清楚。本研究對(duì)茶樹幼苗進(jìn)行不同濃度氟處理,進(jìn)一步分析茶樹葉片代謝譜、果膠合成代謝通路,鈣調(diào)控細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)組成與氟富集的關(guān)系,以期為調(diào)控茶樹中的氟含量水平提供一定的理論參考。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:1、外源氟顯著影響茶樹葉片糖代謝。茶樹響應(yīng)氟脅迫的代謝組學(xué)研究表明,氟對(duì)茶樹葉片代謝產(chǎn)生顯著影響。通過對(duì)不同氟處理GC-TOF-MS的數(shù)據(jù)進(jìn)行單變量和多元變量統(tǒng)計(jì)分析,鑒定出蘋果酸、半乳糖醛酸、葡糖二酸、果糖、山梨糖、麥芽糖、乳糖、肌醇、二氫槲皮素等差異代謝物質(zhì);通過通路分析,鑒定出半乳糖代謝、果糖和甘露糖代謝、淀粉和蔗糖代謝、TCA循環(huán)、果膠生物合成等關(guān)鍵代謝通路。氟顯著促進(jìn)果膠合成。進(jìn)一步... 

【文章來源】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

植物初生細(xì)胞壁骨架模型（Somervilleetal.2004）

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)2020屆博士研究生學(xué)位（畢業(yè)）論文10圖1-2果膠的結(jié)構(gòu)（A）和甲基酯化、乙�；揎棧˙）示意圖（Wang2019）Fig.1-2Pectinstructure（A）andmethyl、O-acetylesterifiedmodification（B）（Wang2019）植物細(xì)胞壁多糖富含-COOH，-OH和-SH等官能團(tuán)，能夠?qū)⒋罅拷饘訇栯x子結(jié)合在其中，而細(xì)胞壁果膠由于含有大量帶負(fù)電荷的羧基基團(tuán)，又是金屬離子在細(xì)胞壁中的主要結(jié)合部位（Magdalena2011）。HG是果膠與金屬陽離子結(jié)合的主要結(jié)構(gòu)，果膠HG與金屬離子的結(jié)合能力受果膠結(jié)構(gòu)和離子特性的共同影響，HG的甲基酯化和乙酰化修飾是影響其功能的兩個(gè)重要特征（圖1-2B），其中甲基酯化修飾發(fā)生在半乳糖醛酸C-6位置的羧基基團(tuán)，會(huì)直接影響果膠的帶電性能，而乙�；揎棸l(fā)生在半乳糖醛酸的O-2或O-3的位置，對(duì)果膠的電荷沒有影響，因此，HG的甲基酯化是決定果膠電荷和陽離子結(jié)合能力的重要特性，HG的甲基酯化程度（DM，甲基酯化修飾的半乳糖醛酸占總半乳糖醛酸的比例）越低，其結(jié)合陽離子能力越強(qiáng)（Voragen2009）。HG的合成發(fā)生在高爾基體中，在半乳糖醛酸糖基轉(zhuǎn)移酶（Galacturonosyltransferase，GAUT）和果膠甲基轉(zhuǎn)移酶（PectinMethyl-Transferase，PMT）的催化下，形成一種完全（高度）甲基酯化（DM=80%）的多聚半乳糖醛酸結(jié)構(gòu)（Sterlingetal.2006，Grégoryetal.2007），完全甲基酯化的HG被運(yùn)至細(xì)胞壁后，在細(xì)胞壁果膠甲基酯酶的催化下脫去甲基，使得自由羧基暴露，脫去甲基的HG自由羧基能進(jìn)一步與金屬陽離子結(jié)合生成羧酸鹽（Khotimchenkoetal.2017）。根據(jù)DM值，果膠通常被分為高甲酯化果膠（DM>50%），低甲酯化果膠（5%<DM<50%），

（）。另一方面，不同的金屬離子對(duì)果膠的親和度也存在差異，如Zn2+的高電負(fù)性特性使其結(jié)合果膠能力較強(qiáng)（Assifaoui et al. 2015），Cu2+由于離子半徑較小與果膠也具有強(qiáng)結(jié)合能力（Mata et al. 2009），三價(jià)離子因?yàn)槟苄纬傻倪B接區(qū)較少較二價(jià)離子結(jié)合果膠能力弱（Khotimchenko et al. 2010），等等。鈣離子在HG 尤其是低脂 HG 的二級(jí)結(jié)構(gòu)形成中發(fā)揮著重要作用，它通過離子鍵的形式連接兩條反向平行的 HG，形成一個(gè)“蛋盒”結(jié)構(gòu)（圖 1-3a），其中的鈣離子又能被其他二價(jià)離子如 Cu2+，Zn2+等取代，如圖 1-3b 所示，在二聚的 HG 結(jié)構(gòu)中，相鄰 HG 鏈之間可能存在三種連接方式：未離解的羧基之間形成氫鍵；甲氧基之間形成疏水鍵；離解的羧基與鈣離子形成的鈣橋結(jié)構(gòu)（Kastner et al. 2012）。


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