6-酮型甾体皂苷的结构修饰及其增强苗木抗性构效关系研究

黑刺菝葜含有丰富6-酮螺甾烷型皂苷元及其糖苷,总含量约为3.6%，研究发现拉肖皂苷C和拉肖皂苷元在促进植物生长、提高植物抗旱和抗盐胁迫效应方面有显著生物活性，优于油菜素内酯。本项目欲分别以拉肖皂苷元、拉肖皂苷元-3-O-β-D-吡喃葡萄糖苷、拉肖皂苷元-3-O-[α-L-吡喃阿拉伯糖基-(1→6)]-β-D-吡喃葡萄糖苷和拉肖皂苷元-3-O-{β-D-吡喃葡萄糖基-(1→4)-[α-L-吡喃阿拉伯糖基-(1→6)]}-β-D-吡喃葡萄糖苷为先导化合物，采用磺化、氧化、合成和糖基化等化学反应，合成系列2α,3α-二羟基-7-氧-内酯型甾体化合物和6-酮型甾体糖苷化合物，测试其对苗木生长和抗性的生理活性，探索化合物的结构与增强苗木生理活性之间的构效关系，从中筛选具有更高活性或更好经济效益的新型植物生长调节剂，并提供其简捷合成的技术方法，为荒山绿化和荒漠化治理中奠定基础。

黑刺菝葜植物含有丰产型拉肖皂苷元（laxogenin）及其糖苷，其最主要的成分是拉肖皂苷C (laxogenin -3-O-β-D-glucopyrnosyl-(1→4)-[α- L-arabinopyranosyl-(1→6)]-β-D-glucopyranosid, LG-C）和拉肖皂苷B（laxogenin-3-O-β-D-glucopyrnosyl-(1→4)-[α-L-arabinopyranosyl-(1→6)], LG-B）。laxogenin 及其C-23羟基和羰基取代衍生物都表现出BRs的生物活性。BRs具有调节植物生长发育和增强作物抗逆的活性。但结构复杂，合成技术难度大，生产成本高，应用受到限制。为了寻找高效、低成本的BRS类化合物，本项目主要开展了一下工作:. （1） 6-酮型螺甾烷型甾体皂苷元及其糖苷的结构修饰：以LG-C为原料，以水解得到的laxogenin为先导化合物，采用磺化、氧化、酰基化和糖基化等反应，合成了8个化合物，利用IR、HR-ESI-MS和NMR等技术鉴定了其结构，其中化合物4个为新化合物。.（2）天然6-氧型甾体化合物的分离：采用加热回流提取、有机溶剂萃取、D101除糖、MCI脱色素、硅胶柱层析、分子筛及HPLC等多种分离技术，从黑刺菝葜中首次分离得到27个甾体皂苷， 其中8个为新化合物。. (3) 测试合成及分离的的系列6-氧型甾体化合物的生物活性. 分离及合成的所有化合物都有对萝卜下胚轴的伸长、增粗和子叶增重的显著效应；研究表明： ① 6-酮型结构是高活性官能团，6-酮 > Δ5,6 > 6 (CH2)；②增加糖链上的糖基数目能够提高活性； ③侧链上的含氧基团对提高化合物活性有着积极影响，如-OCH3, CH3COO-能够显著提高该系列化合物活性，而-OH次之；④E、F开环化合物活性高于闭合结构的活性； 从生产成本及生物活性两个因素综合考虑，在农业生产上有较高利用价值的是LG-C及肖皂苷元-O-β-D-吡喃半乳糖苷和胆甾烷-3β,16,26-三羟基-22羰基-16.26-二乙酰基； 拉肖皂苷元及其糖苷C处理的油松、沙棘、黄瓜、西瓜、甜瓜、玉米和小麦等种子或幼苗后，其种子活力及幼苗抗旱、抗盐、耐高温及作物的产量和品质显著提高。