款冬止咳化痰活性成分群及转录组研究

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选题依据:款冬花是菊科植物款冬(Tussilago farfara L.)的干燥花蕾。具有润肺下气、止咳化痰的功效。目前对款冬有效部位的研究还处于初步阶段,其止咳化痰有效部位尚不清楚。化学方面,款冬花含量测定方法有一定的实验基础,但仍然存在耗时长,检测成分不多的问题,款冬叶的含量测定方法尚未建立。款冬植物中有黄酮,倍半萜等多类化学成分,其合成的上游通路比较清晰,但这些成分合成的下游通路都有各自的规律,研究的较少。因此,本论文对这些问题进行了探究,以期为款冬在药理,化学,生物方面的研究提供依据和数据支持。  目的:1,通过敲出法寻找款冬发挥止咳化痰作用的化学有效部位。2,建立款冬花的UPLC含量测定方法,测定9月至11月之间四个时间点的款冬花中12种化学成分的含量,为款冬花蕾合理采摘提供依据,测定20批不同产地,不同栽培方式款冬药材中12种成分的含量,为款冬药材的合理选用提供依据。3,建立UPLC测定款冬叶中8种化学成分含量的方法,测定5月至10月之间7个时间点款冬叶中这些成分的含量,为款冬叶的采集提供依据。4,基于高通量测序的款冬叶和花的转录组研究,为其分子生物研究提供数据。  方法:  1.通过氨水引咳实验,辣椒碱引咳实验,小鼠祛痰模型对敲出后的款冬水提物进行体内实验评价。  2.建立超高效液相色谱(UPLC)法测定款冬花中12种成分含量,测定不同时间点的款冬花蕾中这些成分的含量,对这些成分的变化规律进行分析,测定20批款冬花中这些成分的含量,探究不同产地这些成分存在的相似性和差异性。  3.通过固相萃取(SPE)结合超高效液相色谱(UPLC)建立款冬叶的含量测定方法,测定不同时间点款冬叶中这些成分的含量并挖掘其变化特征。  4.基于高通量测序技术对款冬叶和花蕾中转录组信息,通过与数据库比对挖掘其中信息,找出与细胞功能相关的基因序列和参与黄酮类成分合成的基因序列。  结果:  1.通过体内实验发现当款冬水提物中缺失正丁醇部位的化学成分,其止咳化痰作用明显下降,反证正丁醇部位为其有效部位。结合UPLC和NMR对不同部位的化学成分进行指认,指认出42个化合物。正丁醇部位所含的化合物主要有:芦丁,金丝桃苷,异绿原酸B,异绿原酸C,异绿原酸A,槲皮素等化学成分。  2.通过UPLC对不同发育时期的款冬花进行含量测定,在款冬花生长的9-11月这段时间当中,没食子酸,咖啡酸,金丝桃苷,款冬酮,甲基丁酰-3,14-去氢-Z-款冬素酯这几个成分随着款冬花的生长含量升高,绿原酸,芦丁成分随着生长含量变化不大,异绿原酸B,异绿原酸A,异绿原酸C,随着生长含量有所降低;不同成分的含量变化并不一致并且变化范围也不同,黄酮类和萜类成分的含量变异系数较大,而绿原酸类成分的变异系数相对较小。通过其化学成分含量测定发现不同时期款冬中含量高的成分并不一致,因此款冬的采收要根据需要的化学成分,以及不同时期样本的药效来综合考虑。不同栽培方式的款冬花同样存在差异差异,且栽培方式间的差异大于产地之间的差异。含量测定结果显示,野生品款冬花药材中绿原酸,芦丁,金丝桃苷等成分含量高于栽培品。黄酮类成分的变异系数大于其他成分。  3.结合固相萃取(SPE)和超高效液相色谱(UPLC)技术对不同时期的款冬叶进行含量测定,我们发现款冬叶在5-11月这段时间中,绿原酸、异绿原酸B、异绿原酸A、异绿原酸C,的含量在初期升高,到达顶点后会下降,而化合物咖啡酸随着时间的推移,含量会越来越低,化合物芦丁在初期含量很低,而随着时间的推移,含量逐渐升高。不同成分变化范围方面,萜类成分的含量变异系数较大,咖啡酸变异系数最低,而款冬叶子的采集需要根据含量测定的数据,结合叶子的生长状况,叶子的用途等因素进行综合考虑。  4.对款冬叶和花转录组数据进行组装统计分析,结果显示款冬叶得到31227条Unigenes,最长的为11 Mb;款冬花蕾得到34668条Unigenes,最长的为15 Mb,通过kegg蛋白库进行比对,找出黄酮合成过程中上游途径中13个酶的基因序列和下游途径中的序列。  结论:发现款冬的止咳化痰有效部位为其正丁醇部位,探索了敲出法筛选药物有效部位的方法;化学方面,建立了UPLC同时测定款冬花蕾中12种和款冬叶8种成分含量的方法,测定了不同时期,不同产地的样本,为款冬花和叶的合理采摘标准提供科学依据;生物方面,通过高通量测序的方法得到大量款冬叶和花中转录组基因的信息,筛选出与黄酮类成分合成相关的基因序列。
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