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基本信息

项目名称:
外来入侵物种黄顶菊化感物质研究
小类:
生命科学
简介:
本作品的创作思路来源于外来入侵物种黄顶菊在我国,尤其是河北省的大面积入侵。其目的在于从黄顶菊中分离、鉴定出其化感物质,黄定菊的生物学防治工作提供理论指导。 实验过程主要分为提取分离,结构鉴定,和活性测试三个阶段,通过分离和鉴定从黄顶菊中得到化合物40中,并确定出20种化合物的结构,其中多数为首次于黄定菊中发现,一种为自然界首次发现。最后通过活性测试最终确定其化感物质。
详细介绍:
本作品的选题依据主要来源于黄顶菊在我国,尤其是河北省的入侵及大量繁殖,造成了严重的经济和生态损失。传统的化学防除和人工拔除的手段,对此收效甚微,而且对环境存在潜在威胁。而从生物学角度来看,化感物质与化感作用在黄顶菊的入侵途径当中发挥关键作用。因此本作品对黄顶菊化感物质的研究旨在为黄顶菊的生物防治工作提供依据,并探索黄顶菊的开发利用价值,达到“变废为宝”的目的。其主要实验流程大致如下: 首先从河北省衡水市衡水湖地区采集黄顶菊植株,经晾干,粉碎后进行萃取,将所得浸膏经柱层析、薄层层析、凝胶层析以及高效液相色谱层析等技术手段进行分离提纯,最终的得到单体化合物四十种。随后用核磁共振、质谱、单晶衍射等技术对所得样品进行化学结构鉴定,最终确定了二十种化合物的分子结构。经分析,所得到的化合物主要为萜类、甾醇类、黄酮类、噻吩类等化合物。其中多种化合物为首次从黄顶菊中分离得到,一种为自然界中首次分离的到,填补了这一领域的研究空白。经报道这些种类的化合物具有广泛的生物学活性,具有较高的农用、药用价值。最后实验通过活性测试方式,对所的物质进行化感活性的测试,旨在最终确定外来入侵植物黄顶菊的化感物质。

作品专业信息

撰写目的和基本思路

撰写目的:从化学分子水平去研究黄顶菊的化感作用机制,从而为黄顶菊的防治和利用提供指导。 基本思路:样采品集→样品粉碎→提取分离→结构鉴定→活性测试

科学性、先进性及独特之处

本作品采用国际先进的薄层层析技术、柱层层析技术、高效液相色谱技术进行黄顶菊单体化合物的分离提纯,并采用核磁共振碳谱、氢谱、二维以及X-晶体衍射技术进行化合物的结构鉴定,最终通过化感物质活性测定法进行测定,力求最终找到并确定黄顶菊的化感物质。 本作品为国内最早从化合物角度去研究黄顶菊的化感作用,可以为外来入侵物种黄顶菊的防治提供一条新的思路。

应用价值和现实意义

1.找到黄顶菊的化感物质为其防治提供理论指导。 2.黄顶菊体内有多种物质具有抗虫、抗菌、抗氧化活性,具有开发新型农药、药物的潜能。

学术论文摘要

本实验从有机化合物分子角度研究了外来入侵物种黄顶菊的化感物质。植物样品来自于河北省衡水市衡水湖地区,经粉碎、风干后经乙醇回流提取后的浸膏。然后经逐层层析、薄层层析、凝胶层析、高效液相层析等技术分离的到有机化合物四十四种。随后将提纯的化合物经核磁共振技术、质谱技术、单晶衍射技术等手段分析,最终将 种化合物的分子结构确定下来。并得到了一种自然界首次发现的物质。多种化合物为首次在黄顶菊中发现。最后通过对得到化合物进行种子萌发率测定、幼根抑制率测定、根系活力测定、活性氧含量测定及根细胞表面存活影响。最终确定黄顶菊化感物质,及其化感活性值。

获奖情况

鉴定结果

参考文献

[1]The new triterpenoid sulfates from the leaves of schefflera octophylla [2]Chemical sstidies of chinese licorice roots.I.elucidation of five new flavonoid constituents from the roots of Glycyrrhiza glabra l.collected in xinjiang [3] seco-Abietane Diterpenoids, a Phenylethanoid Derivative, and Antitubercular Constituents from,Callicarpa pilosissima [4] Stigmasterols from typha latifolia, MARINA DELLGAR ECAP, IETROM ONACO, and LUCIOP REVITERA, J o d of Natwal Prodvcrr[5]New thiophenes from echinops grijisii [6]New sulfur containing acetylenic compounds from Arctium lappa

同类课题研究水平概述

国外对黄顶菊的研究始于20世纪末。早期的研究主要集中在黄顶菊粗提物的生物学活性上。最早,Green等在南非对抗棉铃虫转基因棉花进行的研究中,调查了34种植物和杂草的棉铃虫发生情况,在黄顶菊上没有发现棉铃虫,据此推断棉铃虫对黄顶菊可能具有拒食性。1999年阿根廷科学家发现黄顶菊甲醇提取物对米象具有杀灭活性。Bardon等发现黄顶菊叶和花的氯仿提取物对金黄色葡萄球菌的培养菌株具有中等强度的抗菌活性。Ferraro等在对阿根廷和巴拉圭的30多种菊科植物进行要用筛选时发现,黄顶菊具有抗病毒活性。现在对黄顶菊的研究进入了单体分子化合物水平阶段,并主要集中在类黄酮和噻吩类化合物。目前从黄顶菊中共分离出4中槲皮素硫酸酯,其中3,7,3•,4‘-四硫酸槲皮素为自然界首次发现物质,也是第一种从黄顶菊中分离出的类黄酮聚盐类。Guglielmone等研究了其中两种槲皮素硫酸酯的抗凝血活性及其机制,发现这两种物质在凝血过程中起激动素的作用。Agnese等从黄顶菊地上部分和根中分离出两种噻吩类衍生物,α-三噻吩和5-(3-丁烯-1炔基)2,2’-联二噻吩。并且含量较高。其中α-三噻吩是一种典型的活化毒素对白纹伊蚊幼虫具有强杀虫活性。对于常规农药产生抗性的蚊幼虫,是一种高效、实用的杀虫剂。 国内对黄顶菊的研究开展较晚,主要集中在对粗提物的化感活性研究上。许文超、徐娇等发现黄顶菊的茎叶水提取物对棉花具有较强的化感作用。而且黄顶菊的石油醚、氯仿、乙酸乙酯、丙酮和乙醇提取物对几种植物的化感效应要高于水提物。任艳萍、江莎等对黄顶菊的营养器官进行了解剖学观察,发现其根、茎、叶均存在分泌结构或分泌物。以白菜为受试植物对黄顶菊根、茎、叶水浸提液的化感作用进行了探讨,发现白菜种子的萌发及幼苗生长对黄顶菊不同器官浸提液反应有差异,其对叶片浸提液的浓度响应最明显。 综上所述,国外对黄顶菊的研究较为深入,集中在对单体化合物的抗虫、抗菌、抗病毒等活性的研究上。国内相关研究主要集中在对黄顶菊的化感研究上,但停留在粗提物阶段,并未深入到单体分子水平。
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