小麥籽粒種皮色素成分的形成機(jī)制及種皮化學(xué)成分的解析.pdf

1、小麥種皮中含多種色素成分，這些組分的積累可能與籽粒品質(zhì)形成有關(guān)，同時(shí)，某些組分還有獨(dú)特的藥理活性。為闡明小麥種皮色素成分與籽粒品質(zhì)的關(guān)系，明確其主要化學(xué)成分及其功效，本研究以白皮小麥豫麥18號(hào)、溫麥6號(hào)和菜農(nóng)2066號(hào)，紅皮小麥揚(yáng)麥158號(hào)、寧麥9號(hào)和S105號(hào)，以及紫皮小麥品種黑麥76號(hào)三組不同籽粒色澤的小麥品種為材料，分析小麥種皮色素化學(xué)成分的積累動(dòng)態(tài)和關(guān)鍵酶活性對(duì)色素合成的影響，以及色素含量與品質(zhì)指標(biāo)的相互關(guān)系;在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步

2、明確小麥籽粒種皮色素成分形成的生理機(jī)制及調(diào)控途徑;同時(shí)對(duì)小麥種皮（麩皮）的化學(xué)成分進(jìn)行系統(tǒng)研究及藥理活性篩選，闡明麥麩總黃酮和烷基酚抗腫瘤的作用。主要研究結(jié)果如下:
　　1.小麥種皮色素成分的形成及與籽粒品質(zhì)的關(guān)系
　　1.1.不同籽粒色澤種皮色素的形成
　　小麥籽粒種皮色素成分包括葉綠素、葉黃素、類(lèi)胡蘿卜素、黃酮和花青素。伴隨籽粒灌漿進(jìn)程，小麥種皮葉綠素、葉黃素及類(lèi)胡蘿卜素的含量，各品種均呈單峰曲線，在灌漿中前期迅速

3、上升至高峰值，然后快速下降，至籽粒成熟時(shí)達(dá)到整個(gè)發(fā)育過(guò)程中的較低水平。籽粒成熟時(shí)，黑麥76號(hào)的含量高于紅皮小麥和白皮小麥，差異顯著。紅皮小麥和白皮小麥的色素含量差異不顯著?？傸S酮含量灌漿前期上升，中后期逐漸下降，后期迅速上升。在籽粒成熟時(shí)，黑麥76號(hào)總黃酮的含量為其他品種的1.6-3.9倍?？傸S酮的含量表現(xiàn)為黑麥＞紅皮小麥＞白皮小麥。方差分析表明，各品種間總黃酮含量具有顯著性差異?；ㄇ嗨氐暮?，黑麥76號(hào)灌漿中前期平緩上升，后期快速上升

4、，籽粒成熟時(shí)為最高。豫麥18號(hào)、寧麥9號(hào)和S105灌漿前期有個(gè)積累高峰，然后開(kāi)始迅速下降，后期開(kāi)始上升至籽粒成熟。揚(yáng)麥158號(hào)、溫麥6號(hào)和菜農(nóng)2066花青素含量，灌漿前期緩慢上升，中期下降，后期上升?；ㄇ嗨氐暮勘憩F(xiàn)黑麥＞紅皮小麥＞白皮小麥。方差分析表明，各品種間花青素含量具有顯著性差異。試驗(yàn)結(jié)果表明，小麥籽粒種皮色素成分主要由葉綠素、葉黃素、類(lèi)胡蘿卜素、黃酮和花青素組成。其籽粒色澤由其種皮色素成分的種類(lèi)及含量決定，其中總黃酮和花青素的

5、含量是主要影響因素。
　　1.2.不同籽粒色澤種皮色素合成酶形成動(dòng)態(tài)
　　各顏色籽粒品種在發(fā)育期時(shí)種皮多酚氧化酶(PPO)活性變化趨勢(shì)呈“M”型。在籽粒成熟時(shí)，黑麥76號(hào)PPO活性高于紅皮小麥，紅皮小麥PPO活性總體高于白皮小麥，各顏色籽粒間PPO活性變化差異不顯著。酪氨酸酶的活性在灌漿前期較高，以后逐漸下降，籽粒成熟時(shí)，酪氨酸酶的活性達(dá)到最低。黑麥76號(hào)PPO活性明顯高于紅皮小麥，紅皮小麥PPO活性總體高于白皮小麥。苯丙氨

6、酸解氨酶(PAL)的活性基本呈現(xiàn)低-高-低-高的“N”型變化曲線。黑麥76號(hào)PAL活性明顯高于紅皮小麥，紅皮小麥總體高于白皮小麥。各顏色籽粒間PAL活性變化差異極顯著。在籽粒接近成熟時(shí)，種皮中的PPO和酪氨酸酶的活力下降，而PAL的活力增加，這說(shuō)明在籽粒發(fā)育的后期，種皮色澤的差異可能主要是PAL的差異所致。
　　1.3.不同籽粒色澤種皮中色素、酶、籽粒品質(zhì)性狀之間的相關(guān)性
　　相關(guān)分析結(jié)果表明，小麥籽粒種皮中葉綠素A和B、葉

7、黃素、類(lèi)胡蘿卜素、黃酮含量之間呈顯著或極顯著正相關(guān)?；ㄇ嗨睾颗c葉綠素A、葉綠素B和黃酮呈顯著或極顯著正相關(guān)，而與葉黃素、類(lèi)胡蘿卜素相關(guān)不顯著。小麥籽粒種皮各色素成分均與苯丙氨酸解氨酶活性呈顯著性正相關(guān)，而與多酚氧化酶和酪氨酸酶活性相關(guān)不顯著。除葉綠素A和花青素的含量與降落值呈顯著性相關(guān)外，各色素成分與籽粒品質(zhì)的各性狀均相關(guān)不顯著。表明小麥籽粒種皮色澤不能反映其籽粒品質(zhì)的優(yōu)劣。
　　2.小麥籽粒種皮的化學(xué)成分及其藥理作用
　

8、　2.1.小麥籽粒種皮化學(xué)成分
　　對(duì)寧麥9號(hào)麩皮的化學(xué)成分進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，共分析、分離到了31個(gè)化合物，并利用波譜法（1H-NMR，13C-NMR，DEPT，HMQC，HMBC，ESI-MS，GC/MS，IR，UV等）、理化常數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)品對(duì)照等方法分析和鑒定了其中29個(gè)化合物的結(jié)構(gòu)，其中6個(gè)為首次從小麥屬植物中分離得到，9個(gè)為首次于小麥中發(fā)現(xiàn)，2個(gè)新化合物，1個(gè)新天然產(chǎn)物。包括5個(gè)黃酮類(lèi)化合物:傘耳花草苷WB-8）、異傘耳花草苷

9、(WB-9)、小麥新苷A(WB-10A)、小麥新苷B(WB-10B)、芹菜素(WB-13);2個(gè)酚酸類(lèi)化合物:反式-3，4-二甲氧基肉桂酸(WB-11)、阿魏酸(WB-12);5個(gè)烷基酚類(lèi)化合物:5-十七烷基間苯二酚(WB-3)、5-十九烷基間苯二酚(WB-4)、5-二十一烷基間苯二酚(WB-5)、5-二十三烷基間苯二酚(WB-6)、5-二十五烷基間苯二酚(WB-7);17個(gè)甾體類(lèi)化合物:4-甲基4-豆甾烯-3-酮(WS-1)、豆甾-4

10、，22-二烯-3-酮(WS-2)、5α-豆甾-24(28)烯-3-酮WS-3）、5α-豆甾-22-烯-3-酮(WS-4)、4-豆甾烯-3-酮(WS-5)、豆甾-4，24(28)-二烯-3-酮(WS-6)、24-乙基-5α-膽甾-3-酮(WS-7)、24-甲基-5α-膽甾-3-酮(WS-8)、菠菜甾酮(WS-9)、4-甲基-豆甾-4，24(28)-二烯-3-酮(WS-1O)、4-甲基-豆甾-4，22-二烯-3-酮(WS-11)、4-甲基-

11、4α，5α-膽甾-3-酮(WS-12)、4-甲基-6-豆甾烯-3-醇(WS-13)、谷甾醇(WS-14、WB-2)、豆甾醇(WS-15、WB-1)、谷甾烷(WS-16)、4，4-二甲基谷甾醇(WS-17)。其中WB-1、WB-2、WB-9、WB-10A、WB-10B、WB-11為首次從本屬植物中分離得到，WS-1、WS-3、WS-4、WS-9、WS-10、WS-11、WS-12、WS-13、WS-17為首次從小麥中發(fā)現(xiàn)，WB-1OA、W

12、B-10B為新化合物。WS-17為新天然產(chǎn)物。
　　2.2.小麥麩皮總黃酮和烷基酚的制備工藝及其藥理作用
　　以寧麥9號(hào)麩皮為材料，對(duì)麥麩有效成分總黃酮和總烷基酚的提取方法及富集純化工藝進(jìn)行了研究，確定了總黃酮和總烷基酚制備工藝。麥麩總黃酮得率為2.1‰，含量達(dá)76％;總烷基酚得率為4.5‰，含量達(dá)72％。對(duì)麩皮中所含的總黃酮（含量為76％）和烷基酚（含量為72％），進(jìn)行了抗腫瘤作用的初步藥效學(xué)試驗(yàn)。結(jié)果表明，麥麩總黃酮(T

13、F)和總烷基酚(TW)能夠降低S180腫瘤株的肉瘤模型動(dòng)物的肉瘤重量，抑制小鼠S180腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)，延長(zhǎng)S180腫瘤小鼠的存活時(shí)間，改善腹水癥狀，對(duì)于S180癌癥有一定的治療作用;五種小麥麩皮烷基酚類(lèi)化合物均對(duì)人肝癌細(xì)胞株HepG2和人乳腺癌細(xì)胞株MAD-MB-231有殺傷作用，抑制率隨樣品濃度的增加而增大。IC50數(shù)據(jù)顯示，5-十七烷基間苯二酚(5-heptadecylresorcinol)在五種小麥麩皮烷基酚類(lèi)化合物中活性最為顯著