论文部分内容阅读
菊花(Chrysanthemum morifolium)是我国十大传统名花和世界四大切花之一,具有很高的观赏和经济价值。挥发物质作为植物生态系统的重要组成部分,参与了植物生长发育和对各种逆境的响应,同时花香类挥发物质不仅可以使人身心愉悦具有很高的经济价值,也在植物吸引传粉昆虫的生态行为中占据主导地位。本文对菊花及黄花蒿(Artemisia annua)叶片挥发物趋避蚜虫的影响进行了研究,对菊花及近缘种属植物挥发性次生代谢物进行了鉴定以及分析,并对其主要成分生物合成路径中的相关基因进行了克隆和表达分析。主要研究结果如下:1.比较了水蒸气蒸馏法、溶剂提取法、固相微萃取法(solid-phase microextraction,SPME)提取香蒿(Artemisia abrotanum L.)叶片挥发物的效果。结果表明水蒸气蒸馏法共获得39种挥发性组分;SPME法共获得34种挥发性组分;使用有机溶剂正己烷提取共获得23种组分,而使用甲醇作为溶剂共提取出22种组分。水蒸气蒸馏使用了200 g香蒿叶片,共获得挥发油1.8 g,出油率为0.9%;极性不同的有机溶剂正己烷和甲醇,都获得了相对较少的组分,且未鉴定出的组分较多。SPME法可以获得较密集的组分,且检测信号强度很高。香蒿叶片中主要挥发组分为宝丹酮(boldenone)、桉树醇(eucalyptol)、大根香叶烯-D(germacrene D)、β-石竹烯(β-caryophylene),它们都具有较强的生物活性,可广泛应用于医药和香精配制领域。2.研究了抗虫材料黄花蒿和蚜虫敏感的菊花品种‘南农红枫’在蚜虫接种后挥发物质对蚜虫行为趋向的影响和叶片挥发物的成分。结果表明蚜虫对黄花蒿叶片挥发物有逃避现象,且遭蚜虫取食后的叶片挥发物显著地加剧了蚜虫的逃避行为;而蚜虫对‘南农红枫’叶片挥发物具有一定的趋向性,遭蚜虫取食后的‘南农红枫’叶片挥发物对蚜虫的吸引力会有所减弱。GC-MS分析结果表明,两种植物在未遭受蚜虫侵害时桉树醇(eucalyptol)、β-石竹烯(β-caryophyllene)、(E)-β-法尼烯((E)-β-famesene)和大根香叶烯D(germacrene D)都作为主要成分出现。但黄花蒿可以在蚜虫取食后大量释放蚜虫警报信息素(E)-β-法尼烯以抵御蚜蚜侵害,同时蒿酮(artemisia ketone)的挥发量也有显著上升;‘南农红枫’叶片挥发物中,桉树醇、异龙脑(isobormeol)和β-石竹烯的挥发量有所增加。3.采取顶空固相微萃取(headspace solid-phase microextraction,HS-SPME)结合气相色谱-质谱联用(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)分析方法,对29个菊花品种和10份菊花野生近缘种属植物的花朵香气成分以及含量进行了鉴定与分析。优化后的SPME条件为样品鲜重2.0 g、萃取平衡时间30 min、萃取头纤维在花朵顶部上空3 cm处,GC进样口的解析温度为250℃。共检测出193种挥发物质,其主要挥发成分为单萜和单萜的含氧衍生物。以樟脑(camphor)、α-蒎烯(α-pinene)、菊油环酮(chrysanthenone)、臧红花醛(safranal)、月桂烯(myrcene)、桉树醇(eucalyptol)、1H-indene,2,4,5,6,7,7ab-hexahydro-(2,4,5,6,7,7-六氢-1H-茚)、马鞭草烯酮(verbenone)、β-水芹烯(β-phellandrene)、莰烯(camphene)为主要挥发物质。在PCA主成分分析中,蜂窝型品种的花朵气味较为一致,在得分图中表现出聚集现象。根据花朵香气组成进行系统聚类分析,将39份材料分为6个类群。4.克隆得到了‘滁菊’萜类合成路径中编码关键合成酶的基因6个,两个编码香叶基焦磷酸合酶的基因CmGPPS1.ssu,CmGPPS2.ssu;两个编码3-羟基-3-甲基戊二酰基-辅酶A的基因CmHMGR1、CmHMGR2和两个编码法呢基焦磷酸合酶的基因CmFPPS1、CmFPPS2。通过序列比对,HMGR具有保守的HMG-CoA结合域和NADPH结合域,FPPS具有富含天冬氨酸的保守结构域。菊花WRKY家族15个成员中CmWRKY2、CmWRKY7、CmWRKY8和CmWRKY9的表达规律与花朵香气物质的散发规律一致。其中CmWRKY7和CmWRKY9与已报道的可以调控萜类物质合成的青蒿AaWRKY1亲缘关系较近。亚细胞定位试验显示CmWRKY7不只定位于胞核内,CmWRKY9定位于细胞核内。酵母单杂交试验表明CmWRKY7在酵母体内具有转录激活活性,而CmWRKY9在酵母体内不具备转录激活活性。