小麥籽粒種皮色素成分的形成機制及種皮化學成分的解析.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形成有關，同時，某些組分還有獨特的藥理活性。為闡明小麥種皮色素成分與籽粒品質的關系，明確其主要化學成分及其功效，本研究以白皮小麥豫麥18號、溫麥6號和菜農2066號，紅皮小麥揚麥158號、寧麥9號和S105號，以及紫皮小麥品種黑麥76號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成分的積累動態(tài)和關鍵酶活性對色素合成的影響，以及色素含量與品質指標的相互關系;在此基礎上，進一步

2、明確小麥籽粒種皮色素成分形成的生理機制及調控途徑;同時對小麥種皮（麩皮）的化學成分進行系統(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。主要研究結果如下:
　　1.小麥種皮色素成分的形成及與籽粒品質的關系
　　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、類胡蘿卜素、黃酮和花青素。伴隨籽粒灌漿進程，小麥種皮葉綠素、葉黃素及類胡蘿卜素的含量，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，至籽粒成熟時達到整個發(fā)育過程中的較低水平。籽粒成熟時，黑麥76號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，黑麥76號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號灌漿中前期平緩上升，后期快速上升

4、，籽粒成熟時為最高。豫麥18號、寧麥9號和S105灌漿前期有個積累高峰，然后開始迅速下降，后期開始上升至籽粒成熟。揚麥158號、溫麥6號和菜農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。試驗結果表明，小麥籽粒種皮色素成分主要由葉綠素、葉黃素、類胡蘿卜素、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態(tài)
　　各顏色籽粒品種在發(fā)育期時種皮多酚氧化酶(PPO)活性變化趨勢呈“M”型。在籽粒成熟時，黑麥76號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，酪氨酸酶的活性達到最低。黑麥76號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，種皮中的PPO和酪氨酸酶的活力下降，而PAL的活力增加，這說明在籽粒發(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、籽粒品質性狀之間的相關性
　　相關分析結果表明，小麥籽粒種皮中葉綠素A和B、葉

7、黃素、類胡蘿卜素、黃酮含量之間呈顯著或極顯著正相關。花青素含量與葉綠素A、葉綠素B和黃酮呈顯著或極顯著正相關，而與葉黃素、類胡蘿卜素相關不顯著。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，而與多酚氧化酶和酪氨酸酶活性相關不顯著。除葉綠素A和花青素的含量與降落值呈顯著性相關外，各色素成分與籽粒品質的各性狀均相關不顯著。表明小麥籽粒種皮色澤不能反映其籽粒品質的優(yōu)劣。
　　2.小麥籽粒種皮的化學成分及其藥理作用
　

8、　2.1.小麥籽粒種皮化學成分
　　對寧麥9號麩皮的化學成分進行了系統(tǒng)的研究，共分析、分離到了31個化合物，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)、標準品對照等方法分析和鑒定了其中29個化合物的結構，其中6個為首次從小麥屬植物中分離得到，9個為首次于小麥中發(fā)現(xiàn)，2個新化合物，1個新天然產物。包括5個黃酮類化合物: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個酚酸類化合物:反式-3，4-二甲氧基肉桂酸(WB-11)、阿魏酸(WB-12);5個烷基酚類化合物: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個甾體類化合物: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號麩皮為材料，對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76％;總烷基酚得率為4.5‰，含量達72％。對麩皮中所含的總黃酮（含量為76％）和烷基酚（含量為72％），進行了抗腫瘤作用的初步藥效學試驗。結果表明，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物的肉瘤重量，抑制小鼠S180腫瘤細胞的生長，延長S180腫瘤小鼠的存活時間，改善腹水癥狀，對于S180癌癥有一定的治療作用;五種小麥麩皮烷基酚類化合物均對人肝癌細胞株HepG2和人乳腺癌細胞株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)據顯示，5-十七烷基間苯二酚(5-heptadecylresorcinol)在五種小麥麩皮烷基酚類化合物中活性最為顯著