松多酚资源高效利用基础与生物合成调控机理研究

松多酚是一种来源广泛、资源价值极高的天然产物，具有一系列独特的化学性质和生物活性,可广泛应用于食品、医药、化妆品、保健品及高分子材料等领域。本项目拟以东北、内蒙古林区主要松科植物为研究对象，从不同树种中分离松多酚类化合物，对其成分、功能、理化性质及开发利用价值进行分析综合评价，确定出松多酚资源优势树种。分别建立松多酚资源优势树种与其他松科植物指纹识别图谱和优势树种在不同地理及生态环境下的松多酚指纹图谱。分析地理变异、气候变化及不同地理条件对松多酚类化合物组成、含量、结构与功能的影响，建立相关模型，摸清生态环境变化与松多酚资源价值的相关性。以松多酚合成途径为切入点，确定松多酚含量与合成关键酶及中间酶的相关性，分析外界因素对松多酚合成的关键酶和中间酶活性及基因表达的影响，揭示生态环境因素对松多酚类化合物生物合成调控机制。为松多酚资源林的优选、营造、调控及高效利用奠定理论基础。

该项目以东北、内蒙古林区主要松科植物为研究对象，主要包括红松、樟子松、落叶松、红皮云杉，从树皮、松塔以及球果中分离松多酚类化合物，通过一次纯化、二次纯化，采用树脂筛选，单因素分析以及响应面优化的方法获得高纯度原花青素及多酚，对其成分、功能、理化性质及开发利用价值进行分析综合评价。分析地理变异、气候变化及不同地理条件对松多酚类化合物组成、含量、结构与功能的影响，建立相关模型，摸清生态环境变化与松多酚资源价值的相关性。建立四种松科植物多酚HPLC指纹图谱。运用中药色谱指纹图谱相似度评价系统2004A版软件，建立了24个样本HPLC指纹图谱，标识14个共有指纹峰，并将4号峰（儿茶素）作为指纹图谱的识别峰，此研究将为东北林区松多酚资源的优选和质量控制提供一定的理论依据。分析了樟子松多酚与明胶、牛血清蛋白和大豆分离蛋白聚合反应，确定聚合物的抗氧化活性；揭示了松多酚对牛肺动脉内皮细胞BPAECs细胞抗氧化酶系的作用，证实松多酚可在适宜浓度下对由H2O2诱导引起的BPAECs氧化损伤起到保护作用，并且可以剂量依赖性地提高细胞中抗氧化酶CAT、SOD和GSH-Px的活性，降低MDA与蛋白质羰基的含量。以组织培养红松胚诱导生成的不定芽为试验材料，以8种诱导子（PHE、CA、MeJA、SA、CTS、YE、La、Eu）为研究对象，以多酚和原花青素含量为指标，进行诱导子的筛选工作，确立促进红松多酚合成最佳的诱导子以及最佳的诱导处理组合条件，进一步分析诱导子对红松抗氧化防御系统的影响；采用Illumina HiSeq技术对红松进行转录组测序，挖掘与多酚生物合成相关的基因，分析红松多酚的合成代谢途径；采用RT-PCR技术分析诱导子处理下红松多酚合成相关的功能基因表达变化，并结合HPLC技术分析基因表达与多酚组分积累之间的相关性，探究诱导子调控多酚合成的作用机制。结果显示，诱导子(CTS、MeJA、La)及其诱导组合与红松细胞相互作用时，能够快速激活细胞抗氧化防御系统，高度专一和选择性地诱导红松多酚生物合成关键基因的表达，最终促进目标次生代谢产物多酚的合成和积累，从而达到调控多酚合成的目的。通过本项目的系统研究证实，松多酚具有潜在的生理功能和广阔的应用前景。