本文選題：Striga　切入點(diǎn)：hermonthica　出處：《西北農(nóng)林科技大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：獨(dú)腳金屬Striga hermonthica寄生雜草對(duì)撒哈拉以南非洲的農(nóng)作物造成了嚴(yán)重的危害,使玉米、高粱和水稻等糧食作物大面積減產(chǎn)。Rothamsted research和International Centre of Insect Physiology and Ecology(icipe)合作推廣的“Push Pull technology”在防治獨(dú)腳金屬寄生雜草的過程中,采用間作山螞蝗屬植物(Desmodium spp.)的方法有效的抑制寄生雜草的生長�？购灯贩NDesmodium.incanum根系分泌物中包含的具有化感作用的黃酮類化合物可以保護(hù)農(nóng)作物免受獨(dú)腳金屬(Striga spp.)寄生雜草的侵害,其中幾種含有葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖的黃酮雙碳苷類化合物為主要化感成分。本課題組之前的研究證實(shí),異夏佛塔苷(isoschaftoside)可以有效抑制寄生雜草種子胚芽生長,且在田間試驗(yàn)中,無寄生雜草生長的跡象。本研究通過對(duì)包括異夏佛塔苷在內(nèi)的5個(gè)黃酮雙碳苷類和2個(gè)黃酮碳苷類化合物在D.incanum中的生物合成途徑及相關(guān)糖基轉(zhuǎn)移酶的底物專一性進(jìn)行了以下研究:通過對(duì)D.incanum根系分泌物進(jìn)行分析,確定了其所包含的5個(gè)黃酮雙碳苷化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)。采用同位素標(biāo)記的2-羥基柚皮素作為第一步糖基化反應(yīng)的底物,尿苷二磷酸葡萄糖(UDP-glucose)為糖基供體,在D.incanum葉片和跟組織糖基轉(zhuǎn)移酶(CGTs)的催化下合成了兩種天然黃酮碳苷類化合物:牡荊苷和異牡荊苷。又以水稻糖基轉(zhuǎn)移酶(OsCGT)合成的2-羥基柚皮素葡萄糖苷中間體為第二步糖基化反應(yīng)底物,尿苷二磷酸半乳糖(UDP-galactose)和尿苷二磷酸阿拉伯糖(UDP-arabinose)分別為糖基供體在D.incanum CGTs的催化下合成了5個(gè)天然的黃酮雙碳苷化合物。同時(shí),通過使用同位素標(biāo)記的尿苷二磷酸葡萄糖(UDP-α-D-[UL-13C6]glucose)和同位素標(biāo)記的尿苷二磷酸半乳糖(UDP-α-D-[UL-13C6]galactose)排除了粗酶溶液中尿苷二磷酸葡萄糖差向異構(gòu)酶(UDP-glucose-4-epimerase)對(duì)糖基供體確定帶來的干擾,明確了D.incanum根系分泌物中5個(gè)天然的黃酮雙碳苷的生物合成途徑。同時(shí),本研究在確定2-羥基柚皮素為OsCGT和D.incanum CGTs底物的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)并合成了6個(gè)天然黃酮類底物和17個(gè)新的底物衍生物,通過研究23個(gè)2-羥基柚皮素衍生物與OsCGT的酶促反應(yīng)活性,確定了OsCGT與黃酮類底物結(jié)合位點(diǎn)以及對(duì)不同底物的專一性程度。通過測(cè)試D.incanum CGTs對(duì)23個(gè)底物衍生物的催化能力,確定底物與兩種CGTs的結(jié)合位點(diǎn)相同。且與OsCGT相比較,D.incanum CGTs對(duì)底物的專一性更弱,可以與B環(huán)帶有更大基團(tuán)的底物進(jìn)行反應(yīng)。通過使用2-羥基柚皮素葡萄糖苷衍生物中間體作為底物,尿苷二磷酸半乳糖(UDP-galactose)和尿苷二磷酸阿拉伯糖(UDP-arabinose)分別為糖基供體,研究了在第二步糖基化反應(yīng)中D.incanum CGTs與糖基化底物的反應(yīng)活性,并判斷出D.incanum葉片及根部粗酶中可能含有至少2種CGTs分別負(fù)責(zé)不同底物的糖基化反應(yīng)。山螞蝗屬植物D.incanum中黃酮雙碳苷生物合成途徑的確定,為D.incanum CGTs的分離純化、基因型的的確定,以及研究具有抗寄生雜草的轉(zhuǎn)基因作物提供的理論基礎(chǔ)。也為主要依賴除草劑抗寄生雜草的治理現(xiàn)狀提供了一種天然綠色的治理方法。與黃酮碳苷類化合物的化學(xué)合成相比,由CGTs催化的黃酮碳苷生物合成方法避免了羥基保護(hù)難,產(chǎn)物產(chǎn)率低等問題,并具有反應(yīng)條件溫和、綠色高效等特點(diǎn)。通過本研究對(duì)兩種CGTs底物專一性的程度進(jìn)行分析,為合成不同結(jié)構(gòu)的黃酮碳苷類化合物提供了一種新的思路。
[Abstract]:鐙剼閲戝睘Striga hermonthica瀵勭敓鏉傝崏瀵規(guī)拻鍝堟媺浠ュ崡闈炴床鐨勫啘浣滅墿閫犳垚浜?jiǎn)涓ラ噸鐨勫嵄瀹?浣跨帀綾，

本文編號(hào)：1730148