【摘要】：五味子科(schisandraceae)分為五味子屬(Schisandra Michx)和南五味子屬(Kadsura Kaempf.ex.Juss)2個屬,全世界約有60種。我國是五味子科植物資源最豐富的國家,約有29種,《中國藥典》(2015版)分別收載五味子(Schisandra chinensis(Turcz.)Baill.)的干燥成熟果實作為五味子入藥,習稱北五味子;華中五味子(Schisandra sphenanthera Rehd.et Wils)的干燥成熟果實作為南五味子入藥。五味子科植物具有廣泛的藥理活性,尤其對木脂素和三萜類化合物的藥效作用研究最為深入。研究發(fā)現(xiàn):不同種屬間五味子的木脂素含量差異較大�！吨袊幍洹芬�(guī)定五味子的五味子醇甲含量不得少于0.40%,華中五味子的五味子酯甲含量不得少于0.20%。華中五味子中五味子酯甲、五味子甲素含量較高,但五味子醇甲、醇乙和五味子乙素的含量較低,并且總木脂素含量要低于五味子。由此可見,五味子科植物不同種屬間從外部形態(tài)到內(nèi)在的化合物成分及天然產(chǎn)物的生理活性等方面都存在很大差異。遠緣嫁接是實現(xiàn)南種北移的技術(shù)手段之一,為在不同生境下對南五味子屬植物研究提供基礎(chǔ)條件。本文以五味子、華中五味子和長梗南五味子(Kadsura longipedunculata Fin.et Gagn.)為研究對象,分析了遠緣嫁接對其光合生理、激素含量的影響,探討了遠緣嫁接對五味子木脂素合成途徑及光合系統(tǒng)的影響,開展了五味子對2型糖尿病大鼠尿液代謝組學分析研究。(1)通過葉綠素熒光參數(shù)分析,揭示了遠緣嫁接對南五味子光合效率的影響。結(jié)果表明:遠緣嫁接使南五味子的實際光合效率、光化學淬滅及電子傳遞速率升高,說明五味子砧木向南五味子接穗傳遞的營養(yǎng)成分能夠供給南五味子進行有效的光合作用,也加快了嫁接后南五味子有機物的積累。(2)通過對遠緣嫁接后南五味子激素含量分析,揭示了遠緣嫁接對南五味子適應(yīng)性的影響。結(jié)果表明:遠緣嫁接使南五味子接穗內(nèi)的IAA、GA、ZR、ZR/IAA和ZR/ABA升高,ABA含量下降。IAA與GA的升高以及ABA的下降,說明嫁接利于南五味子的營養(yǎng)生長,使其生長勢強于未嫁接的南五味子;ZR/IAA的升高表明嫁接苗的側(cè)芽生長未受到抑制;ZR/ABA的升高表明植株長勢較好;嫁接使利于營養(yǎng)生長和生長勢加強的激素含量升高,說明嫁接使南五味子在北方的適應(yīng)性增強。(3)通過差異蛋白質(zhì)的通路分析,找到了與光合作用相關(guān)的代謝通路。結(jié)果表明:代謝通路中的差異蛋白質(zhì)和基因在嫁接之后全部表達上調(diào),使嫁接苗的光合性能強于未嫁接苗,進而使其生長勢加強。這與之前將南五味子嫁接在五味子之后引起的實際光合效率和光合電子傳遞速率升高結(jié)果相一致,同時也與內(nèi)源激素含量變化所說明的嫁接苗生長勢較好的結(jié)果一致。(4)通過iTRAQ蛋白質(zhì)組分析遠緣嫁接對木脂素合成相關(guān)蛋白質(zhì)的影響,找到了與木脂素合成相關(guān)的上游調(diào)控基因和蛋白質(zhì)。結(jié)果表明:β-葡糖苷酶、肉桂醇脫氫酶、過氧化物酶、松柏醛-醛脫氫酶的表達下調(diào),有助于通路中香豆酸、香豆醛及松柏醇的積累,而這些物質(zhì)的積累有助于合成多種結(jié)構(gòu)的木脂素類成分,但有關(guān)木脂素合成的下游基因還有待于進一步挖掘和驗證。(5)采用UPLC-Q-TOF-MS結(jié)合PCA分析手段,進行了五味子治療糖尿病并發(fā)癥大鼠尿液代謝組學研究,對五味子治療糖尿病并發(fā)癥大鼠的尿液生物標記物進行了研究。尿液中共鑒定出28種生物標記物,其中正離子模式13種,負離子模式16種。這些生物標記物主要影響戊糖和葡糖醛酸相互轉(zhuǎn)化通路、核黃素代謝、泛酸和CoA合成、精氨酸和脯氨酸代謝、腸內(nèi)菌代謝、嘌呤代謝、Vc代謝膽酸合成、色氨酸代謝等通路,五味子從能量代謝、腸內(nèi)菌代謝、脂類代謝、氨基酸代謝等各個角度發(fā)揮治療糖尿病并發(fā)癥的作用。從各個通路的相關(guān)生物功能分析,五味子治療糖尿病腎病的作用較強,此外還具有降脂、抗氧化損傷等功效。
【學位授予單位】：吉林農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S567.19;R285
【圖文】：

松柏醇的生物合成途徑[114]

9圖4.2 木脂素及其糖苷的生物合成途徑[114]Fig. 4.2 Biosynthetic pathways of lignans and their glycosides木脂素存在于多種藥用植物中，目前已經(jīng)確定了鬼臼毒素的生物合成主要基因，但有些基因還不能確定，合成途徑尚不完整�？寺『丸b定木脂素途徑中的未知基因、發(fā)現(xiàn)新的合成途徑是未來的一個重要研究方向，現(xiàn)在對木脂素的研究尚處于起步階段，五味子木脂素的生物合成研究鮮見報道。3.2 木脂素的合成植物次生代謝工程 (plant metabolie engineering)是利用基因工程和分子生物學方法闡明植物次生代謝產(chǎn)物生源合成的機制，了解清楚代謝途徑和相關(guān)酶的信息，對控制生源合成路徑的基因進行調(diào)控，克服路徑中的限速步驟，抑制競爭路徑，或者減少分解代謝，從而達到在分子水平上改造代謝途徑，促進目標產(chǎn)物的定向合成，提高植物中特定化合物產(chǎn)量的目的。通過植物次生代謝工程的手段提高目標化合物的產(chǎn)量具有成本低、不易造成環(huán)境污染、可持續(xù)等優(yōu)勢，己成為植物生物技術(shù)發(fā)展的一個新的研究方向。研究木脂素類化合物的生源合成途徑及調(diào)控反應(yīng)的關(guān)鍵酶是運用植物次生代謝工程提高木脂素含量的基礎(chǔ)和前提。不同種屬間五味子在木脂素含量和種類上的差異使其成為研究五味子類木脂素生源合成途徑的絕佳材料。隨著組學技術(shù)不斷發(fā)展

12圖 5.1 代謝組學相關(guān)論文數(shù)量增長趨勢ig. 5.1 Metabonomics a trend of increase in the number of related pape

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本文編號：2776669