丁香和升麻的化学成分研究

本论文由三部分共四章组成。第一部分介绍丁香化学成分的研究成果，第二部分为升麻的化学成分研究，第三部分综述了环菠萝蜜烷三萜结构和活性关系的研究现状。 第一部分包括第一和第二章。第一章介绍了丁香（Eugenia caryophyllataThunb.）花蕾的化学成分和结构鉴定。采用正、反相硅胶柱层析等各种分离方法，从其乙醇提取物的乙酸乙酯萃取物和正丁醇萃取物中共分离出34 个化合物，它们的结构类型分属黄酮、三萜、鞣质等。其中1 个为新的酚苷类化合物，其结构经波谱分析鉴定为2-O-(6'-O-没食子酰基)-b-D-葡萄糖基苯甲酸甲酯（24），另外还有12 个化合物为首次从该植物中分离得到。第二章介绍了丁香挥发油的气相色谱- 质谱联用（ GC-MS ）和正丁醇萃取物的高效液相色谱- 质谱联用（HPLC-MS/MS）分析，尝试简单快速地检测丁香挥发油及极性部分的主要化学成分的方法。 第二部分为第三章。本章介绍了传统中药升麻（Cimicifuga foetida L.）根部乙醇提取物化学成分的分离纯化和结构鉴定。通过正、反相硅胶柱层析等分离纯化方法和MS、NMR 等波谱解析技术，共分离鉴定了20 个化合物，主要为环菠萝蜜烷三萜，其中5 个新三萜化合物分别鉴定为cimicidol-3-one（38）、3'-O-乙酰基升麻苷H-1（41）、2'-O-乙酰基升麻苷H-1（42）、(3b,12b,16b)-12-乙酰氧-16,23-环氧-9,19-环羊毛甾烷-22-烯-24-酮3-O-b-D-吡喃木糖苷（44）和升麻碱（54）。新化合物54 为结构新颖的环菠萝蜜烷三萜皂苷生物碱，这是首个发现的具有环菠萝蜜烷三萜骨架的生物碱，也是从升麻属植物中发现的第一个三萜生物碱，它的结构通过多种波谱解析，特别是2D-NMR 的充分应用，并结合化学降解和反应得到证实。此外，还介绍了分离得到的一种具有明显抑制破骨细胞活性的化合物(QS29)的体外活性研究。 第三部分即第四章，综述了升麻属植物中环菠萝蜜烷三萜与其生物活性的构效关系研究现状。 This dissertation consists of three parts. In the first and the second parts, thechemical constituents from the flower buds of Eugenia caryophyllata and therhizomes of Cimicifuga foetida were reported. The third part is a review on astructure-activity relationship of the cycloartane triterpenoid from Cimicifuga species. The first part is composed of two chapters. The chapter 1 is about the isolationand identification of the chemical constituents from the flower buds of E.caryophyllata. A new phenolic glucoside gallate, methyl 2-O-(6’-O-galloyl)-b-D-glucopyranosylbenzoate (24), together with thirty-three known compounds has beenisolated from the ethanol extract of the flower buds of E. caryophyllata throughrepeated column chromatography on normal and reversed phase silica gel. Thestructure of the new compound was elucidated on the basis of spectral and chemicalevidence. Those kno wn compounds were belonged to flavone, triterpenoid, tannin andsome simple compounds. Among them, 12 compounds were isolated from the titleplant for the first time. The second chapter describes the capillary GC-MS analysis ofthe volatile components and the HPLC-MS/MS analysis of the polar constituents fromthe flower buds of E. caryophyllata, in order to detect the main constituents in thecrude extract rapidly and precisely. The third chapter is about the chemical constituents of the rhizomes C. foetida, atraditional Chinese medicine which was used as anti-inflammatory, analgesic andantipyretic agents. Our investigation of the bioactivities constituents of the rhizomesof C. foetida led to the isolation of five new cycloartane triterpenoids, which werecharacterized as cimicidol-3-one (38), 3'-O-acetyl cimicifugoside H-1 (41),2'-O-acetyl cimicifugoside H-1 (42), (3b,12b,16b)-12-acetoxy-16,23-epoxy-9,19-cyclolanost-22-ene-24-one 3-O-b-D-xylopyranoside (44) and cimicifugadine (54),along with fifteen known compounds through repeated column chromatography onnormal and reversed phase silica gel. Among them, 54 is a novel cycloartanealkaloid and first discovered as a new type alkaoid from nature. The structures ofthese compounds were elucidated on the basis of spectral and chemical evidence, andcimicidol-3-one was confirmed by X-ray crystallography analysis. Moreover, onecompound exhibited strong anti-osteoporosis activity in vitro experiment. The fourth part is a review on a structure-activity relationship analysis of thecycloartane triterpenoid from Cimicifuga species.

反式和顺式-1，2-二氰-（4-乙基苯）乙烯结构的谱学分析

合成了2种新型的可溶性四氮杂卟啉中间体：反式-1，2二氰-（4-乙基苯）乙烯和顺式-1，2-二氰（4-乙基苯）乙烯。通过UV-Vis，FFIR，GC／MS，^1H NMR等方法对这2种化合物的结构进行了表征，给出了它们完整的结构信息。分析比较了顺、反异构体结构上的差异，分析两者的紫外-可见光谱（UV-Vis）、红外光谱（FTIR）和核磁共振光谱（^1H NMR）谱图的差异及其产生原因。

芳香植物及其化学成份（英文版）

芳香植物的利用过去只局限于传统的少数品种，主要是对植物的化学成分所知甚少，本书作者对国内近500种芳香植物进行了考察，收集样品进行化学分析，工作量大，难度高。由于采用了GC/MS/DS近代精油研究先进方法，数据结果可靠，是国内该类工作中最出色、最系统的一本专著。同类的著作在国外亦不多见。此书用英文出版，对国外香料植物的研究应用亦有深远的影响。本书资料完整、科学性强，有创新，属国际先进水平。

芳香植物化及其学成分

芳香植物的利用过去只局限于传统的少数品种，主要是对植物的化学成分所知甚少，本书作者对国内近500种芳香植物进行了考察，收集样品进行化学分析，工作量大，难度高。由于采用了GC/MS/DS近代精油研究先进方法，数据结果可靠，是国内该类工作中最出色、最系统的一本专著。同类的著作在国外亦不多见。此书用英文出版，对国外香料植物的研究应用亦有深远的影响。本书资料完整、科学性强，有创新，属国际先进水平。

迷迭香（Rosmarinus officinalis L.）精油和抗氧化剂的研究

本文应用植物引种驯化，栽培学及植物化学的理论方法对引入我国的迷迭香（Rosmarinus officinalisL．）精油和抗氧化剂进行了研究．主要结果如下; 1、昆明地区的生态气候条件最适宜迷迭香生长。南京地区局部良好环境也能满足迷迭香正常生长需要。北京地区在保护栽培的情况下,迷迭香才能够安全越冬。 2、用GC-MS和GC-IR鉴定了迷迭香精油的23种成分。不同采收期精油成分含量变化有3种类型，即似单峰曲线，似8曲线和w曲线。一年生与二年生苗在精油成分含量上略有差异。与主要栽培国相比，我国不同引种地精油成分化学类型各具特点，北京地区α—蒎稀（31.58%）含量很高，南京地区富含樟脑（14.86%）乙酸龙脑酯（7.97%）和龙脑（6.90%）含量也相对较高，昆明地区则是α—蒎稀（24.32%）和1.8—桉叶油素（24.43%）含量并重。 乙酸龙脑酯含量的高低对精油香气质量优劣起关键作用。北京地区雨季来临收获（7月初）精油香气质量最好。南京地区，11月初精油香气质量也属优质。本实验未能得到高质量的昆明地区精油。 3、从迷迭香蒸油残渣中分离得到三种抗氧化成分，迷迭香酚( Rosrmanol)、鼠尾草酚(Carnosol)和迷迭香双醛（R0smadial），并用质谱，核磁做了鉴定．硫氰铁酸法、TBA法、AOM法检测了三种成分的抗氧化效能．Rosmanol对多双键不饱和脂肪酸抗氧化效果显著,Carnosol和BHT在不同双键脂肪酸中抗氧化效果稳定，Rosmadial的抗氧化效果则随不饱和双键数目的增加而降低。在猪油中，抗氧化效能的强度顺序为Rosmanol >carnosol>BR>Rosmadial。 抗氧化物质在植株体内是不断积累的。不同引种地迷选香抗氧化效能的强弱差异表现为昆明>北京>南京。 迷迭香的正己烷，两酮提取物抗氧化效能都是随着添加量的增加而增强、丙酮提取物的抗氧化效能优于正己烷提取物。 对迷迭香抗氧化剂提取工艺做了探讨，得到R-1，R—2，R-3三种小试样品，R-2，R-3的抗氧化效果优于BHT．B—l接近于BET。

诱导风信子（Hyacinthus orientalis L.）同一花被外植体不同部位细胞分化花芽的研究--外源激素的作用及内源激素的变化

诱导风信子（Hyacnthus orientalis L．）同一花被外植体上不同部位细胞分化花芽，从外源激素的作用和内探激素的变化探讨细胞脱分化启动的原因，研究了不同外源激素的组合下同一花被不同部位花芽分化的诱导频率：测定了花被上、中，下三部位切块离体培养前后的内源IAA和Z+ZR的含量;在此之前研究了GC-MS．MIM内标法测定微量植物材料内源IAA含量的可行性． GC-MS．MIM内标法是测定微量（0.5-1g）植物材料内源IAA含量的一种比较理想的方法，所需材料量一般为0.58．这一方法的材料前处理采用粗提液用C18Sep-pak柱初步分离纯化．HPLC进一步纯化，能获得纯度高的样品，且操作简便，省时省力． 风信子同一花被不同部位细胞均能分化花芽．当培养基中附加2.0mg/l Zeatin或2.0mg/16-BAP时，随着外探IAA浓度从0升高到10.0mg/l．捆胞分化花芽的部位从花被下部向上部移动。 离体培养前后同一花被上、中、下三部位内源IAA和Z+ZR含量测定结果表明．风信子同一花被内源IAA含量是上部最高，下部次之，中部最低，而内源Z+ZR含量从上向下依次增加;在附加不同外源激素的MS培养基上培养3天后，同一花被上，中、下三部位内源IAA和Z+ZR含量部有一定的变化。

青蒿素生物合成相关基因的功能分析及遗传转化研究

从中国传统药用植物青蒿（Artemisia annua L.）中提取的青蒿素及其半合成衍生物如蒿甲醚等是一类新型的抗疟特效药，特别是对抗氯喹的恶性疟疾和脑型疟疾有很好的疗效。由于青蒿素在植物中的含量极低，使得其价格很高，特别是对于亚非拉等第三世界国家来说。因此如何提高青蒿素的产量成为近年来研究的热点。各种传统的育种、生理生化手段和细胞培养技术均未取得较好的结果，因此，利用植物基因工程技术提高青蒿素产量已成为研究的重点之一。 本论文围绕青蒿素的生物合成途径开展了以下的工作： 一、中药青蒿紫穗槐二烯合酶的大肠杆菌表达、纯化与功能鉴定 利用RT-PCR方法，从中药青蒿高产株系001中克隆到的中药青蒿紫穗槐二烯合酶(ADS) cDNA, 其推测编码蛋白与前人报道的有两个位点的突变。将其开放阅读框插入到原核表达载体pET30a(+)的BamHⅠ和XhoⅠ酶切位点之间，构建N端携带有HIS6表达标签的紫穗槐二烯合酶重组表达载体pETADS。将pETADS转入大肠杆菌BL21(DE3)， IPTG (Isopropyl-beta -D-thiogalactoside)诱导重组紫穗槐二烯合酶的表达。表达产物经镍琼脂糖柱纯化。纯化蛋白加入酶促反应体系（含FPP），GC-MS分析酶促反应体系的正己烷萃取物，结果显示重组紫穗槐二烯合酶可以催化FPP向紫穗槐二烯的转化。体外酶促动力学分析表明，两个位点的氨基酸突变，并没有影响到青蒿紫穗槐二烯合酶的催化活性。基因组DNA杂交表明，紫穗槐二烯合酶基因在001株系基因组中至少有4个拷贝。 二、中药青蒿鲨烯合酶的大肠杆菌表达、纯化与功能鉴定 将经RACE方法克隆到的中药青蒿鲨烯合酶cDNA(AF302464) 开放阅读框的3'末端截短99 bp，插入到原核表达载体pET30a(+)的NcoⅠ和BamHⅠ酶切位点之间，构建N端和C端均携带有HIS6表达标签的鲨烯合酶重组表达载体pETSSA。将pETSSA转入大肠杆菌BL21(DE3)， IPTG (Isopropyl-beta-D-thio galactoside)诱导重组鲨烯合酶的表达。表达产物经镍琼脂糖柱纯化。纯化蛋白加入酶促反应体系（含FPP和NADPH），GC-MS分析酶促反应体系的正己烷萃取物，结果显示重组鲨烯合酶可以催化FPP向鲨烯的转化。青蒿鲨烯合酶的功能鉴定，为进一步利用反义或RNAi技术限制甾类生物合成，从而提高青蒿中的青蒿素含量提供了基础。 三、中药青蒿法呢醇合酶原核表达、纯化与功能鉴定 将经RACE方法克隆到的中药青蒿倍半萜合酶cDNA ( AF304444) 开放阅读框插入到原核表达载体pET30a(+)的NcoⅠ和BamHⅠ酶切位点之间，构建N端和C端均携带有HIS6表达标签的重组表达载体pET30SESQ。将pET30SESQ转入大肠杆菌BL21(DE3)， IPTG (Isopropyl-beta-D-thioga lactoside)诱导蛋白表达，表达产物经镍琼脂糖柱纯化。纯化蛋白加入酶促反应体系（FPP），GC-MS分析酶促反应体系的正己烷萃取物，结果显示此重组酶可以催化FPP向法呢醇的转化。 四、中药青蒿FPS、ADS双功能酶基因的构建、表达与功能鉴定 将青蒿素生物合成途径中催化两步连续反应的酶：法呢基焦磷酸合酶和紫穗槐二烯合酶的基因进行融合，经大肠杆菌表达后鉴定融合蛋白的功能，结果表明融合蛋白具有了双功能酶活性。进一步将融合酶基因转入酿酒酵母中，发酵后检测紫穗槐二烯的含量，并与同时转入法呢基焦磷酸合酶和紫穗槐二烯合酶单个基因的酵母、单独转入紫穗槐二烯合酶基因的酵母进行了比较，结果表明，转入双功能酶的酵母发酵获得的紫穗槐二烯含量要比两个对照酵母高，这表明，获得的双功能酶的催化效率要比两个单独酶的催化效率高。 五、过量表达青蒿紫穗槐二烯合酶对青蒿中青蒿素及其前体物含量的影响 利用根癌农杆菌介导，将青蒿紫穗槐二烯合酶转入青蒿株系001，分子检测证明，紫穗槐二烯合酶整合到了青蒿基因组中并在mRNA水平得到了高效表达。部分转基因青蒿的青蒿素含量有明显增加，最多的比001株系提高了41%。青蒿酸和二氢青蒿酸含量测定表明，转基因青蒿株系的青蒿酸和二氢青蒿酸含量最多的比对照分别提高了47%和79%。这些结果表明，紫穗槐二烯合成在青蒿素生物合成途径中是一个限速步骤，同时，也显示青蒿酸或二氢青蒿酸的进一步转化也可能是青蒿素生物合成中下游的限速步骤。

中药青蒿萜类代谢物谱分析及青蒿素生物合成的研究

青蒿素是从中药青蒿，学名黄花蒿（Artemisia annua L.）植物地上部分分离出的抗疟疾有效单体，为一种倍半萜内酯类化合物，其生物合成途径属于植物类异戊二烯代谢途径。青蒿素生物合成途径及其调控机制仍不完全清楚，本论文采用GC-MS 和GC×GC-TOFMS 方法对青蒿萜类代谢物谱进行检测，用多维统计学方法对检测结果进行整理和比较分析，研究青蒿素生物合成及其与青蒿中其他萜类代谢的关系，取得了以下结果： 一、通过GC×GC-TOFMS 方法对青蒿挥发油成分进行分析，共鉴定出303 种组分。其中挥发油中相对百分含量大于1%的10 种组分中有9 种为萜类化合物，含量接近总挥发油的50%。在相对百分含量大于0.1%的49 种成分中，有30 种萜类化合物。有27 种相对百分含量大于0.1%的成分首次在青蒿挥发油中报道，其中包括10 种萜类化合物。 二、利用GC-MS 方法分析了青蒿001 和SP18 两个青蒿素高产株系不同生长时期萜类代谢物谱，结果表明：青蒿中萜类化合物在不同时期合成和积累是动态变化的，萜类化合物的种类和数量在营养生长期随生长时间的延长而提高，在营养生长后期和现蕾前期达到最高水平，进入生殖生长后随生长时间的延长而迅速降低。通过多维统计PLS-DA（Partial Leasted Square Discriminant Analysis） 分析，确定001 中有17 个化合物的含量在不同生长时期有明显变化，其中15 个为萜类化合物。SP18 中有18 个化合物的含量在不同生长时期有明显变化，其中16 个为萜类化合物。青蒿素，青蒿酸，二氢青蒿酸，青蒿素B 都是含量变化明显的标记物。其中青蒿酸和二氢青蒿酸含量在营养生长后期达到最高水平，进入生殖生长后迅速下降，而青蒿素和青蒿素B 在整个检测时期含量变化相对较小，在营养生长时期含量已经较高，在现蕾前期含量稍有上升，进入现蕾期后有所下降，本研究确定现蕾前期为代谢物谱分析最佳取样时期，并为药材采收提供指导。 三、不同基因型青蒿代谢物谱研究表明，青蒿素高产株系SP18 和001 代谢物表现出一定的差异，通过多维统计PLS-DA 分析，共找出了22 种在两种基因型中差异明显的化合物，其中包括倍半萜化合物12 种，单萜化合物3 种，三萜化合物4 种。SP18 特征化合物为樟脑和两个未鉴定倍半萜化合物，而001 特征化合物是龙脑和β-法呢烯。另外两种基因型中青蒿素及相关前体化合物的积累模式差异明显，SP18 中二氢青蒿酸和青蒿素含量高，而青蒿酸和青蒿素B 含量极低；001 中二氢青蒿酸和青蒿素含量相对SP18 要低，但青蒿素B 和青蒿酸含量比SP18 要高。该结果表明在青蒿素高产株系中，青蒿素含量与二氢青蒿酸的含量呈正相关，结合Brown 等的活体标记研究结果分析，从二氢青蒿酸到青蒿素的转化可能是青蒿素合成的限速步骤。 四、利用GC×GC-TOFMS 方法对转基因青蒿萜类代谢物谱进行了分析，共对200 个左右化合物峰进行PLS-DA 和OSC-PLS (Orthogonal Signal Correction–Partial leasted Square)多维统计分析，结果表明：青蒿萜类代谢物谱在外源基因转入后发生显著变化，与对照株系相比均呈现显著差异。其中过量表达Amorpha-4,11-diene 合酶基因（ads）株系中青蒿素及相关化合物变化最明显，而过量表达FPP 合酶基因（fps）株系中青蒿素及相关化合物变化相对较小，在受到调控而成为差异标记物的化合物中，70%是倍半萜类化合物。 五、考察了外源茉莉酸甲酯对青蒿素生物合成的影响，结果表明：300 μM 外源茉莉酸甲酯能提高青蒿素含量，在处理后第8 天青蒿素含量提高38%。青蒿萜类代谢物谱研究表明，茉莉酸甲酯不仅可以诱导青蒿中青蒿素的合成，还能诱导很多化合物，特别是倍半萜和三萜类的合成。OSC-PLS 分析结果找出了9 个处理后含量明显提高的标记物，其中6 个倍半萜化合物，3 个三萜化合物。标记物鲨烯含量提高了67%，另一个未鉴定出结构的倍半萜提高了60%，这些化合物可能与青蒿素有着类似的调控机制，而外源喷洒茉莉酸甲酯可以作为提高青蒿素产量的有效途径之一。

水稻OsGSR1调控赤霉素和油菜素内酯信号互作的分子机理研究

赤霉素（gibberellins，GAs）和油菜甾醇（brassinosteroids，BRs）在细胞伸长和植株形态建成等方面发挥重要的生理作用，但它们在分子水平上的相互作用仍然未知。在本实验室前期的芯片工作中筛选到受GA诱导表达的GAST家族基因OsGSR1(GA-stimulated gene in rice) (GenBank AY604180)。该基因全长cDNA为588 bp，编码110个氨基酸，OsGSR1具有GAST家族成员的共同特点。OsGSR1基因的表达受GA3诱导，同时受PAC抑制。基因表达模式分析表明OsGSR1在水稻的根、茎、幼穗和小花等多种组织和器官中表达。前期工作已获得转基因水稻。 本论文研究表明，OsGSR1 RNAi转基因水稻表现为初生根缩短、叶片直立、节间缩短和结实率降低等与GA和BR相关的表型。OsGSR1 RNAi转基因水稻对外源GA3敏感性降低，Real-time PCR分析表明在OsGSR1 RNAi转基因水稻中OsGA20ox2和SLR1的转录水平增高，GC-MS分析显示内源GA4含量增高，这些结果说明转基因材料中GA信号削弱。因此，OsGSR1是GA信号途径的正调控因子。另一方面，实验证据表明，外源BL处理可以抑制OsGSR1基因的表达，OsGSR1 RNAi转基因水稻不但可以响应外源BL处理，并且在叶夹角实验中显现出对外源BL更加敏感的特性。在OsGSR1 RNAi转基因水稻中，BR受体基因OsBRI1与合成基因OsDWARF表达量上调。外源添加BL可以恢复OsGSR1 RNAi转基因水稻矮化表型，上述结果说明OsGSR1可能作用于BR生物合成途径。酵母双杂交筛选、体外Pull-down结果和体内BiFC实验都证实OsGSR1可以与DIM/DWF1互作。在BR生物合成途径中，DIM/DWF1催化从24-亚甲基固醇（24-methylenecholesterol）到油菜甾醇（campesterol）的转化。GC-MS测定内源BRs含量结果进一步证实，转基因水稻中DIM/DWF1催化反应产物积累量减少，说明该反应受到明显抑制。所以，OsGSR1是通过直接作用于BR合成酶来调控BR生物合成。 综上所述，OsGSR1是GA信号途径的正调控因子，并且OsGSR1通过调节SLR1的表达参与到GA信号转导途径。OsGSR1和DIM/DWF1的互作说明OsGSR1直接参与了BR的生物合成过程。因此，我们的实验证明OsGSR1介导了GA和BR这两条激素信号转导途径的相互作用，从而调节了水稻植株的生长发育。

烟草单半乳糖甘油二酯缺失对茉莉酸生物合成的影响

茉莉酸（JA）是由脂肪酸衍生而来的环戊酮化合物，广泛存在于自然界中，在植物逆境胁迫响应和生长发育调节过程中起重要作用。因此，JA被认为是一种新型植物激素。植物JA生物合成的最初底物是三烯脂肪酸（含有三个双键的十八碳和十六碳脂肪酸，18:3和16:3），这些脂肪酸经过脂氧合酶（LOX）、丙二烯氧化物合酶（AOS）和丙二烯氧化物环化酶（AOC）等一系列酶促反应，最终生成JA。JA生物合成所需要的三烯脂肪酸来自叶绿体膜脂。高等植物叶绿体类囊体膜含有四种极性甘油脂，它们是：单半乳糖甘油二酯(MGDG)、双半乳糖甘油二酯(DGDG)、硫代异鼠李糖甘油二酯(SQDG)和磷脂酰甘油(PG)。但是人们尚不清楚JA生物合成所需要的三烯脂肪酸主要来自哪一种膜脂。 最近，我们利用RNA干扰技术获得了烟草MGDG部分缺失的突变体。MGDG是质体中最重要的甘油脂，其含量高达50%，其中含有的三烯脂肪酸约占总脂中三烯脂肪酸含量的65%。本研究的目的是以烟草MGDG缺失的突变体（mgd1）为材料，通过研究MGDG缺失对茉莉酸生物合成的影响，阐明半乳糖脂与JA生物合成的关系。 首先我们对野生型烟草（WT）和mgd1的相关生物学特性进行了研究，包括甘油脂和脂肪酸组成。结果表明，mgd1烟草叶片中MGDG含量降低了57％，同时，其三烯脂肪酸相对含量也大幅度降低。其中十六碳三烯酸（16:3）降低了78%，亚麻酸（18:3）含量减少了28%。因此，由于MGDG缺失，类囊体中的三烯脂肪酸降低了27%。这一结果说明了JA生物合成的底物大幅度减少。 为了说明MGDG缺失导致的三烯脂肪酸含量的减少是否影响到JA的含量，我们利用GC-MS方法比较了WT和mgd1烟草中JA的含量。结果表明，mgd1叶片中的JA含量较WT降低了50%，说明了MGDG的缺失影响了JA的生物合成。 伤害可以诱导JA在短时间内大量合成。我们比较了机械损伤后JA在WT和mgd1叶片中积累的动态过程。伤害同时可以使WT和mgd1叶片中的JA含量增加，并且在1小时达到最大值。但是，JA在两种烟草叶片中增加的幅度不同，WT叶片受伤1小时后JA含量是未受伤时的5倍，而mgd1叶片受伤1小时后，其JA含量只增加了1倍。这些结果说明了MGDG缺失可以严重影响伤害诱导的 JA 的积累，MGDG是JA的生物合成底物的重要来源。 我们进一步研究了MGDG缺失对JA生物合成相关酶基因表达的影响。 LOX1和AOC编码JA生物合成途径中的关键酶LOX和AOC。RT-PCR分析表明mgd1叶片中这两个基因受伤害激活的程度比WT弱。进一步说明突变体中JA合成受到影响。 植物受到伤害时内源JA含量增加，并激活防御基因的表达。我们的结果显示，当植物受伤害后，mgd1叶片中与JA信号转导相关的防御基因HPL，PI-I和PI-II的表达量增加幅度明显低于WT。这说明突变体中JA信号转导途径受到了抑制。 JA在植物对昆虫侵害的防御反应中起重要作用，上述结果表明突变体对伤害响应受到削弱。昆虫饲喂实验显示，棉铃虫更趋向食用mgd1植株叶片，取食mgd1植株的棉铃虫的体重增加较多。这些结果与WT和mgd1在JA含量、防御相关基因表达方面的差异相一致。外源施加茉莉酸甲酯（MeJA）能够恢复mgd1的抗虫性和防御基因的表达，说明JA是恢复mgd1抗虫性所必须的。 上述结果表明MGDG缺失使JA生物合成受到影响，尤其是JA在植物受到伤害后的生物合成。对于这一现象的可能的解释是：MGDG是JA生物合成底物的主要来源，由于mgd1中缺少大量的MGDG，当植物受到伤害时，MGDG不能释放出足够三烯脂肪酸来合成JA，导致其含量降低，破坏了JA信号途径，最终使得植株表现出抗性降低等特性。我们的研究证明了MGDG可以作为JA生物合成的底物来源在JA信号途径中起重要作用。

中国古牡丹资源调查及衰老相关研究

牡丹（Paeonia suffruticosa Andr.）是芍药科芍药属牡丹组植物，花大、色艳、型美、香郁、药用范围广、文化内涵丰富，被尊为“国色天香”、“花中之王”。我国植牡丹、赏牡丹有1600多年的历史，培育了许多价值高的品种，遗憾的是个别黄色、鲜红色、绿色等珍贵品种不断消失，而且现有的一些文化价值与观赏价值极高的古牡丹、著名的牡丹园的老牡丹均出现了衰弱现象，有的已奄奄一息。为了探索传统牡丹品种消失及牡丹衰老的原因，本研究在充分调查、整理国内品种资源的基础上，总结了牡丹品种的传承和消失情况，掌握了古牡丹的资源状况。通过连作土壤栽培试验证明了牡丹连作障碍的存在，并选定了生长在同一区域的5、10、15、20、25、30年生6个株龄的‘洛阳红（Luo Yang Hong）’为研究对象，从形态指标的调查、生理指标的测定、根际土壤及根系浸提液的化感成分分析三个方面着手，确定了牡丹开始衰老的时期;揭示了牡丹衰老机理;总结了古牡丹保留、复壮、养护办法;为牡丹专类园的管理及可持续性发展提供了理论和技术指导。本研究主要结果如下： 1、牡丹品种和古牡丹资源 通过对中国牡丹品种资源的文献查阅和实地考察，系统整理了我国不同时代的品种状况，调查结果表明：宋、元、明、清共有品种1109种，目前仅存143种，品种资源消失十分严重。收集整理了49处古牡丹资料，并据此绘制了我国目前古牡丹分布图;实地调查了17处24株古牡丹，详细介绍了部分品种的来历传说、生长状况和衰亡原因。5个优良传统品种在中国科学院植物研究所牡丹种质资源圃内得以保存，其中潞城古牡丹，植株最大（高2.3 m，冠径5.6 m），且生长旺盛;西溪牡丹属丰花品种，40年植株可开花811朵。 2、牡丹连作障碍 利用牡丹连作根际土壤及其浸出液栽培牡丹，结果表明，播种苗及分株苗的生长均受到了抑制;连作年限越久的处理抑制作用越强;根际土壤浸出液对牡丹生长的影响较大，对前期地下部和后期地上部都有很强的抑制作用，而且还抑制了上胚轴休眠的解除;根际土壤对后期株高和展叶幅的影响较大，对播种苗前期生根影响不大。牡丹存在连作障碍现象，连作障碍是牡丹衰弱的重要原因。 3、牡丹衰老时间及机理 通过对6 个株龄‘洛阳红’的形态、生理指标及根际土壤化感成分的比较得出，牡丹在同一地方大约栽植15 年后开始衰弱，20 年以内应该采取复壮措施。利用气相色谱—质谱联用技术（Gas Chromatograph-Mass Spectrometer, GC-MS）检测到根际土壤及根系浸提液中主要存在：烷烃、烯烃、芳香烃、醇、醚、酚醌、有机酸、醛、酮、酯、苯、胺等12 类有机物。对比分析得出有12 种物质可能是根系分泌物，根际土壤中可能具毒害作用的物质有40 种，栽植牡丹使土壤中增加的物质有24 种。 4、古牡丹复壮技术及应用 栽培基质中添加活性炭、沙子、麦饭石等均能有效的促进牡丹的生长，以活性炭的效果最好。对“汉牡丹”实施了综合复壮措施，效果明显。

茉莉酸结构类似物的合成及其对银杏次生代谢的影响

茉莉酸类化合物是一种具有诱导植物次生代谢，抵抗外来侵害，提高植物抗逆防御性等重要作用的植物激素，主要包括茉莉酸（JA）、茉莉酸甲酯（MeJA）及其异亮氨酸衍生物等。茉莉酸的化学合成已报道有十几种之多，但都还无法实现工业化生产，满足农业需求。 本文以α-羧基肉桂酸为起始原料，经过加氢还原、AlCl3-NaCl离子液体中的分子内F-C酰基化反应，HATU催化下与异亮氨酸结合三步反应，合成了一种茉莉酸类似物吲哚异亮氨酸甲酯结合物（Ind-IleMe），总收率约70 %。 用合成的Ind-IleMe、coronalon及MeJA对银杏叶进行诱导，银杏叶经盐酸甲醇溶液加热水解提取黄酮苷元，HPLC检测发现，经诱导后的银杏叶与对照相比银杏黄酮含量均有所增加，最高可诱导银杏叶黄酮含量增长15%—20%，最高诱导浓度coronalon 最低，为1 μmol/L，Ind-IleMe是10 μmol/L，MeJA的诱导浓度最高，大于等于100 μmol/L。 对MeJA诱导后银杏叶的生理生化中几个重要指标进行了测定，发现经诱导后SOD、MDA、PAL、蛋白活性或含量相对升高，叶绿素、可溶性糖含量相对降低，这与MeJA诱导提高银杏叶的逆境防御及次生代谢有关。 在植物的次生代谢中，挥发性气体（VOCs）具有防御草食动物及实现同种及不同种植物间信息交流的重要作用。本文应用自组装的炭阱吸附装置和固相微萃取（SPME）来收集诱导后的银杏叶、利马豆及三种酒中的挥发物，GC-MS检测进行定性定量分析，发现诱导后的银杏叶释放出更多的挥发性有机物，主要是石竹烯等一些参与植物防御机制的倍半萜类，通过对比炭阱吸附和SPME在挥发物的收集上，发现炭阱吸附具有吸附效率更高、样品可短期保存、重复进样分析、可定量等优越性，因此具有很好的发展前景。

渤海湾海岸带表层沉积物中黑炭和多环芳烃的分布特征

黑碳（BC）是生物质和化石燃料不完全燃烧产生的高度聚合的碳质混合物，包括木炭 （char/charcoal）和烟炱碳（soot）等形式。黑碳产生后大部分储存在燃烧原地，而烟炱碳 由于粒径较小，易进入大气，滞留一到数周后回到地表。部分土壤黑碳随河流和大气的搬 运作用进入海洋环境，主要汇集在海岸带沉积物中。由于黑碳涉及到气候变化、碳循环、 环境危害、人体健康等诸多问题而成为当前气候与环境领域的研究热点。黑碳在环境介质 中比较稳定，因而可以较好的指示人类能源使用及其对环境质量的影响；同时黑碳具有很 强的吸附性，能显著影响周围介质中持久性有机污染物(如多环芳烃等)的赋存状态和生态 毒理效应。 多环芳烃（PAHs）是指两个或两个以上的苯环以稠环形式结合的芳香族化合物，主要 来源于含碳物质的不完全燃烧过程，在环境中广泛存在。由于PAHs 具有潜在的致癌性、 致畸性和致突变性（“三致”效应）而在环境研究领域中备受关注。另外由于具有主体的 同源性，PAHs 可以指示BC 的来源和环境过程。 海岸带沉积物是包括BC 和PAHs 在内的众多污染物在环境地球化学迁移过程中的主 要载体和归宿，由于受到陆地和海洋双重作用，海岸带对环境污染物尤其敏感。环渤海地 区是我国北方的社会经济中心，工业、农业和交通发达、人口稠密，污染严重。前人的研 究表明渤海湾的BC 和PAHs 污染程度明显高于我国其他海岸带，但受限制于采样区域和 样品数量，不能全面地反应BC 和PAHs 在渤海湾海岸带的分布状况及人类活动对海岸带 环境质量的影响。 本次研究在渤海湾海岸带潮间带、近海及主要入海河流系统布设了多条采样剖面，采 集表层沉积物样品85 个。首先，对国际上较为常用的化学热氧化法（CTO-375）处理沉积 物黑碳样品的方法进行了比对实验和优化，然后对全部样品进行黑碳分析；利用GC-MS 方法对样品中的PAHs（USEPA 的16 种优控物）进行了定量检测；对全部沉积物样品还进 行了粒度分析。 结果表明，该区域内黑碳的含量为0.09 到22.8 mg/g dw，其中，潮间带样品的BC 平 均含量为0.52 ± 0.39 mg/g dw，近海样品为0.84 ± 0.38 mg/g dw，河流样品（海河样品除外） 为1.88 ± 0.89 mg/g dw。BC占总有机碳的比例在潮间带、近海、河流区域分别为18.4 ± 8.3%、 14.5 ± 5.3%、14.2 ± 4.1%。潮间带黑碳存在明显的“北高南低”的趋势（以天津港码头和 海河为界），与近海和河流样品的BC 浓度有相似的变化趋势，反映了BC 在海岸带的运移 扩散具有一定的继承性；河流输入可能是近岸沉积物BC 的主要来源。同时，潮间带沉积 物粒度分析结果表明“北区细”(以粘土质粉砂主)而“南区粗”(以砂为主)，反映了两个区 域不同的水动力条件和沉积环境，可能是造成BC 浓度空间分异的主要原因。 摘要 II 多环芳烃的含量分布为33.1-7658.7 ng/g dw，其中，潮间带样品的PAHs 平均含量为 147.0 ng/g dw，近海样品为170.9 ng/g dw，河流样品（海河样品除外）为1228.5 ng/g dw。 主要成分均为三环和四环多环芳烃。PAHs 也呈现出了与BC 相似的“北高南低”的趋势， 多环芳烃与黑碳的相关性研究表明两者相关性较好（R2=0.59），表明多环芳烃和黑碳的同 源性和继承性。运用比值法（菲/蒽，荧蒽/芘，低环/高环等）对多环芳烃的来源解析显示， 整个研究区域内多环芳烃主要为燃烧源。

抚仙湖水质的诱变性及其诱变因素分析

　为探讨抚仙湖水质的诱变性及诱变因素,用蚕豆根尖细胞微核检测法,检测抚仙湖水质的诱变性。用 高灵敏度的电感耦合氩等离子体发射光谱法( ICP2AES) 检测水体中5 种诱变性离子浓度。用GC/ MS(色相色谱/ 质谱) 联机检测水体中的有机化学污染物。结果表明:抚仙湖水质具有诱变性,且呈现水域性差异;水质的诱变性 非水体中诱变性离子所致;但与水体中有机化合物的种数有显著的相关性。