黄鼠狼花腺毛与叶的次生代谢产物及其防御功能研究

Glandular trichomes(GTs) produce and release a wide variety of specific secondary metabolites which are considered as major chemical weapon against herbivore attack, and thus have been regarded as phytochemical factories. However, study on GTs- specific secondary metabolites and their defense through laser microdissection (LMD) coupled with ultra performance liquid chromatography-tandem mass spectrometer (UPLC/MS/MS) have been rarely reported, and the knowledge of the GTs-specific secondary metabolites of Salvia tricuspis Franch, characteristics in Qin Bashan, together with their defense still remained uninvestigated. Our previous study discovered that the extraction of both GTs and leaves of S. tricuspis exhibit significant antifeedant activity against generalist plant-feeding insect Helicoverpa armigera, meanwhile, they also show potent antifungal activity against three phytopathogenic fungi. Therefore, with LMD-UPLC/MS/MS, we investigate the GTs-secondary metabolites of S. tricuspis and elucidate their structure via spectroscopic methods to reveal GTs-based plant defense and develop understanding of GTs-chemical defense in view of the results of activity tests and HPLC quantitative analysis. Moreover, through investigation on the leaves of S. tricuspis has been expected to explore some prospective biological chemicals. Finally, our study would provide theoretic and scientific bases for the utilization of this plant.

腺毛通过合成、释放大量特异性的次生代谢产物，为植物防御昆虫取食及病原微生物侵染提供化学武器，被称为植物“化学工厂”。然而，以激光显微切割（LMD）结合超高压液质联用（UPLC/MS/MS）的分析方法进行腺毛特异性次生代谢产物及其防御功能的研究却很少。迄今为止，国内外对秦巴山特征植物黄鼠狼花腺毛中次生代谢产物及防御功能的研究尚未见报道。前期研究发现该植物腺毛及叶提取物对植食性昆虫棉铃虫均具有显著的拒食活性，同时对3种植物病原菌均显示不同程度的抑制活性。本项目拟采取LMD-UPLC/MS/MS的分析方法对黄鼠狼花腺毛中的次生代谢产物进行研究，并对这些成分进行分离纯化与结构鉴定，借助活性测试及HPLC定量分析，揭示其防御功能，丰富人们对腺毛化学防御的认识。另外，对其叶中次生代谢产物进行系统研究，结合活性测试，期望发现具有应用前景的天然活性物质，为该植物资源的开发利用提供科学依据和参考价值。

本项目对唇形科植物黄鼠狼花腺毛与叶中的次生代谢产物及其防御功能进行了系统深入的研究。本项目对该植物的地上部分次生代谢产物进行了系统全面研究，从中共分离鉴定了15个化合物，其中1个甾体，1个黄酮，3个倍半萜（骨架涉及到香树烷型aromadendrane、愈创木烷型guaiane和桉烷型eudes mane）以及10个三萜，结构类型为齐墩果烷型Oleanane（4）、乌苏烷型ursane（3）、羽扇豆烷型lupane（2）、羊毛脂甾烷型lanostane（1）。该植物叶中的化合物1-14对供试昆虫棉铃虫（Helicoverpa armigera）和粘虫（Mythimna separata）拒食活性测试显示，三萜3和4以及倍半萜12和13对粘虫和棉铃虫均有明显的拒食活性，其它化合物显示较弱或没有。化合物3和4对昆虫棉铃虫和粘虫的拒食活性要显著高于其它类型的三萜，说明发挥该活性的有可能和结构中3,10位之间的氧桥有密切关系。值得一提的是三萜化合物3和4对粘虫具有较好的拒食活性，而倍半萜12和13对棉铃虫具有较显著的拒食活性。由此可见，植物体内不同类型的化合物通过分工互补的形式为该植物提供防御植食性昆虫的功能。另外，本项目发表SCI论文2篇，协助培养研究生3名（2名已毕业）和硕士生1名，并在2018年晋升为副教授。