目的:探索磺酸功能化离子液体 1-磺丁基-3-甲基咪唑三氟甲烷磺酸盐([BHSO3MIm]CF3SO3)作为催化剂在薯蓣皂苷元制备中的应用.方法:以盾叶薯蓣提取粗皂苷为原料、[BHSO3MIm]CF3SO3 为催化剂,水解制备薯蓣皂苷元.通过单因素试验对反应温度、反应时间、离子液体用量、溶剂体积进行考察,采用响应面分析方法进一步优化反应条件,确定最佳反应条件.进行 12 次循环实验,考察该离子液体循环使用性能.结果:最佳反应条件为反应温度 100℃、反应时间 5.17 h、离子液体用量 2.56 g、水溶剂体积 6 mL,在该条件下薯蓣皂苷元产率为12.99%.该离子液体循环 6 次时,循环效率为 82.70%,循环 10 次时循环效率降至 58.12%.结论:在薯蓣皂苷元制备过程中,[BHSO3MIm]CF3SO3 作为酸催化剂,表现出了水解效率高、性能稳定、易于回收、循环使用性能良好等优势,具备较强的应用前景.

为探讨盾叶薯蓣在低磷胁迫下的生理变化、甾体皂苷类成分代谢及基因表达的响应特征,本研究选取河南南阳产盾叶薯蓣进行模拟低磷胁迫实验,在不同时期对根际基质中的磷含量(全磷、速效磷、磷酸铝盐、磷酸铁盐、磷酸钙盐)和土壤酸性磷酸酶(soil acid phosphatase,S-ACP)活性、植株根系发育特征(总根长、总投影面积、总表面积),各部位过氧化物酶(peroxidase,POD)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性及甾体皂苷类成分含量等指标进行分析,确定盾叶薯蓣响应低磷胁迫的关键时期,并利用RNA-Seq测序对关键时期盾叶薯蓣根茎、叶片、地上茎3个部位中的基因表达特征进行分析.研究发现低磷胁迫处理后盾叶薯蓣根际基质中易吸收态磷含量显著降低,其抗氧化酶(POD、SOD)与酸性磷酸酶活性均显著升高,根系发育受阻;低磷胁迫可明显影响盾叶薯蓣中甾体皂苷的合成与积累,且不同部位响应特征不同;胁迫初期为盾叶薯蓣响应低磷胁迫的关键时期;响应低磷胁迫关键时期的盾叶薯蓣基因表达存在明显的组织特异性,对三个处理组不同部位基因表达量与代谢通路进行分析,分别从盾叶薯蓣根茎、叶片、地上茎3个部位中挖掘到239、211、237个差异基因,涉及萜类骨架、有机酸、肌醇的生物合成等多个代谢通路.上述研究结果说明盾叶薯蓣通过改变基因表达水平对表型性状和生理代谢过程进行调节来响应低磷胁迫,本研究为研究盾叶薯蓣响应低磷胁迫的分子机制提供理论依据.

利用sbA-trnH序列建立一种能快速精准,将穿龙薯蓣区别于其他同属物种的方法.该实验收集全国17个不同产区,共144份穿龙薯蓣样本,从GenBank上下载的23份薯蓣属其他植物的sbA-trnH序列,使用DNAMAN 8.0软件对测序后所得到的峰图进行拼接和校对,使用MEGA 6.0软件对序列进行分析比对.结果表明:穿龙薯蓣与毛胶薯蓣亲缘关系最近,与盾叶薯蓣亲缘关系最远,使用sbA-trnH序列作为DNA条形码能有效区分穿龙薯蓣与薯蓣属中的其他植物.

目的 分析比较盾叶薯蓣根茎与叶片的转录组,挖掘与盾叶薯蓣中皂苷元生物合成途径相关的关键酶基因.方法 利用Illumina HiSeq2000高通量测序技术对盾叶薯蓣根茎与叶片进行转录组测序,对测序结果进行注释分析;并结合根茎与叶片中皂苷元的含量测定结果,挖掘与盾叶薯蓣中皂苷元生物合成途径相关的关键酶基因;最后利用实时荧光定量PCR (qRT-PCR)技术对部分候选基因的表达模式进行分析.结果 共获得了81 660个Unigene,有64.33％在NT、NR、Swiss-Prot、KOG、GO、KEGG数据库中得到注释;根据其表达量与代谢通路分析筛选出29种共227个可能参与盾叶薯蓣中皂苷元生物合成途径的催化酶基因,部分催化酶基因的表达模式与皂苷元含量具有一定相关性;并发现5个盾叶薯蓣内生菌基因.结论 研究初步获得了盾叶薯蓣中参与皂苷元生物合成的候选关键酶基因,部分候选酶基因可能参与盾叶薯蓣中皂苷类成分的后修饰过程,并发现盾叶薯蓣根茎中内生菌可能参与其皂苷元的生物合成,为进一步阐明盾叶薯蓣中皂苷元生物合成的分子机制奠定基础.

薯蓣皂苷广泛存在于薯蓣科、百合科、石竹科和蔷薇科等药用植物中,尤其是在薯蓣科植物根茎中含量丰富,如穿山龙、盾叶薯蓣、福州薯蓣等. 祖国医学认为薯蓣皂苷归脾、肺、肾经,具有祛痰、舒筋活血、消食利水等作用. 薯蓣皂苷为糖缀合物,非极性三萜或类固醇苷骨架可以连接一个或多个糖链,化学结构上与甾体激素非常相似[1] ,是工业上提取甾体激素的重要原料. 近年来,随着科学技术的不断发展,对薯蓣皂苷的研究也逐渐深入. 现代药理学显示薯蓣皂苷对多种疾病具有预防及治疗作用,如抗肿瘤、降低血糖、降脂、抗骨质疏松、保肝、抗炎止痛等. 本文对薯蓣皂苷近年来药理作用的研究进展进行综述.

目的 建立加压提取法制备盾叶薯蓣根茎中薯蓣皂苷元.方法 单因素试验优化乙醇体积分数、提取温度、料液比、提取时间,在优化条件下制备薯蓣皂苷元,并与直接酸水解法、索氏抽提-常压酸水解法、双相联合酸水解法进行比较.结果 最佳条件为将药材粉末与20倍量60％乙醇混合后在130℃下加压提取2.0h,提取液减压回收乙醇,进行加压双相酸水解,薯蓣皂苷元得率达3.56％,高于3种传统提取方法(2.48％、2.96％、3.37％).结论 该方法简便环保,得率更高,可用于制备盾叶薯蓣根茎中薯蓣皂苷元.

薯蓣属植物具有重要的药用价值,其中薯蓣、穿龙薯蓣、黄山药、盾叶薯蓣、绵萆薢、福州薯蓣、粉背薯蓣、黄独等植物根茎为《中国药典》所收载.就薯蓣属药材的历史、化学成分、资源分布和临床应用进行综述,为中药新资源开发利用提供参考.

建立一种快速检测盾叶薯蓣中三角叶薯蓣皂苷、盾叶新苷和薯蓣皂苷含量的方法.本研究以全国8个产地的盾叶薯蓣药材为研究对象,首先,利用HPLC-ELSD建立同时测定盾叶薯蓣中三角叶薯蓣皂苷、盾叶新苷及薯蓣皂苷含量的方法,并对不同产地的盾叶薯蓣药材进行三种皂苷的含量测定;其次,扫描盾叶薯蓣药材样品的近红外光谱,分别将盾叶薯蓣药材校正集样品的三种皂苷含量作为参考值,结合其近红外光谱图,以内部交叉验证决定系数(R2)、校正均方根偏差(RMSEC)、预测均方根偏差(RMSEP)及预测性能指数(PI)作为评价所建定量检测模型性能的指标,利用TQ8.0分析软件结合偏最小二乘法(PLS),通过光谱预处理方法筛选、建模波段及主成分数的确定分别建立盾叶薯蓣药材中三种皂苷含量的快速检测模型;最后,分别利用验证集样品对所建三种皂苷检测模型的预测准确性进行检验.盾叶薯蓣样品中三角叶薯蓣皂苷、盾叶新苷和薯蓣皂苷含量测定方法经考察符合定量分析的要求;盾叶薯蓣药材中三角叶薯蓣皂苷定量检测模型的R2为0.981 17、RMSEC为0.086 3、RMSEP为0.063 8、PI为90.5;盾叶新苷定量检测模型的R2为0.98264、RMSEC为0.042 0、RMSEP为0.027 4、PI为91.1;薯蓣皂苷定量检测模型的R2为0.943 64、RMSEC为0.009 90、RMSEP为0.005 41、PI为85.8;经统计学检验,三个模型对三种皂苷的预测值与实测值之间无显著性差异.该方法可以相对快速、准确测定盾叶薯蓣中三角叶薯蓣皂苷、盾叶新苷及薯蓣皂苷的含量,为盾叶薯蓣药材质量的快速评价提供依据.

通过黄独微型块茎转录组数据库筛选到SQS基因的核心片段,利用RT-PCR技术获得SQS基因保守片段,采用RACE技术获得SQS基因的3′及5′末端序列,并采用生物信息学方法进行序列分析.结果表明,黄独微型块茎SQS基因编码序列长1548 bp,编码415 bp的氨基酸序列,理论分子量为46786.38 D,等电点(pI)为5.97.SQS蛋白为疏水性蛋白,无信号肽,含有SQS所必需的功能结构域,属于Isoprenoid_Biosym_C1 superfami-ly.黄独SQS蛋白与其他植物的SQS蛋白同源性较高,其中与盾叶薯蓣的SQS蛋白氨基酸相似性为96.4％.本试验结果从黄独微型块茎中首次获得SQS基因cDNA全长序列,该基因具有SQS同源基因的典型特征,为进一步研究黄独微型块茎SQS基因结构、基因表达和基因突变提供了基础,并为薯蓣属植物三萜合成通路关键酶SQS的正选择位点与功能的关联性分析提供了数据支持.

目的 建立盾叶薯蓣Dioscorea zingiberensis的UPLC指纹图谱,分析不同产地盾叶薯蓣质量特征的共有性和差异性,为盾叶薯蓣药材的质量评价提供科学依据.方法 采用色谱柱InfinityLab Poroshell 120 EC-C18(150 mmX2.1 mm,2.7 μm),以乙腈(B)-水(A)为流动相梯度洗脱,体积流量0.3 mL/min,检测波长203 nm,柱温30 ℃,建立65批不同产地盾叶薯蓣药材的UPLC指纹图谱;利用SPSS19.0和SIMCA14.1软件对不同产地的盾叶薯蓣药材进行质量评价及差异性分析.结果 盾叶薯蓣药材UPLC指纹图谱共标定31个共有峰,指认出的5种皂苷类成分和其他未知成分均作为主要信息参与了盾叶薯蓣的质量表达,主成分载荷值的综合得分表明不同产地盾叶薯蓣药材的综合质量差异较大,主成分分析(PCA)结果显示不同产地盾叶薯蓣的化学质量特征存在差异,且各自聚为一类,其中湖北丹江口地区盾叶薯蓣与其他产地样品均存在较大差异;偏最小二乘法分析(PLS-DA)模型筛选出的5、28、11、12、29、18、16、31、13号色谱峰所代表的成分是造成盾叶薯蓣样品间差异的主要标志性物质,其中28、29号峰分别为盾叶新苷和三角叶薯蓣皂苷.结论 本研究建立的盾叶薯蓣UPLC指纹图谱可以较为全面地表征其化学质量特征,指纹图谱的化学计量学分析结果为盾叶薯蓣质量标志物的筛选及质量标准的制定提供科学依据.