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毕业设计精品]东北红豆杉枝叶中有效成分空间分布及生长时期变化规律.doc

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毕业设计精品]东北红豆杉枝叶中有效成分空间分布及生长时期变化规律.doc

毕业论文论文题目东北红豆杉枝叶中有效成分空间分布及生长时期变化规律学生指导教师学院专业2009年6月毕业论文任务书论文题目东北红豆杉枝叶中有效成分空间分布及生长时期变化规律指导教师专业班级学生2008年12月22日题目名称东北红豆杉枝叶中有效成分空间分布及生长时期变化规律任务内容(包括内容、计划、时间安排、完成工作量与水平具体要求)内容1、总结东北红豆杉不同树冠部位枝叶中紫杉醇和三尖杉宁碱的含量变化规律2、总结不同生长时期(休眠期、花期及果期)东北红豆杉枝叶中两种有效成分含量变化规律。时间安排2008年11月2008年12月查找相关文献,搜集相关资料2009年3月2009年4月完成实验部分2009年4月2009年5月整理实验数据2009年5月2009年6月撰写毕业论文完成工作量与水平要求在规定时间内完成实验内容规定的所有项目,达到国家统一要求的学士学位论文水平其中,参考文献篇数20篇以上(其中外文文献3篇以上)论文字数10000字以上专业负责人意见签名年月日东北红豆杉枝叶中有效成分空间分布及生长时期变化规律摘要东北红豆杉(TaxuscuspidataSieb.et.Zucc.)是红豆杉科(Taxaceae)红豆杉属植物,是我国东北分布的珍贵第三纪孑遗树种、国家I级重点保护的野生濒危植物种类。紫杉醇(paclitaxel,商品名taxol)及三尖杉宁碱(cephalomannine)均为红豆杉属植物中含有的二萜类化合物,具广谱抗肿瘤活性和独特的抗癌作用机理。本实验探讨了不同部位、不同生长时期东北红豆杉枝叶中的紫杉醇和三尖杉宁碱含量的分布规律,结果表明多数树冠部位的当年生枝叶中两种物质的含量低于两年生和三年生枝叶,而两年生和三年生枝叶中两种物质含量差异不显著阳面树冠的3个层次的两种物质含量无明显差异,阳面的含量稍高于阴面。天然东北红豆杉当年生枝叶中紫杉醇含量在休眠期达到最高,花期和果期含量无太大差异三尖杉宁碱含量在休眠期也最高,部分植株的当年生枝叶中三尖杉宁碱含量为花期低于果期,但有个别植株中二者含量差异不显著每个植株个体之间紫杉醇和三尖杉宁碱含量均差异显著。关键词东北红豆杉紫杉醇三尖杉宁碱超声提取HPLCVariationinPaclitaxelandCephalomanninecontentsinnatureJapaneseyewAbstractTheJapaneseyewTaxuscuspidataSieb.et.Zucc.isasurvivortertiaryspeciesandnationallevelendangeredspecieswhichbelongstoTaxaceae.PaclitaxelandcephalomanninearebothditerpenoidinTaxuswithspecialanticancermechanismandantitumousactivity.ThisexperimenthavedeterminedthepaclitaxelandcephalomanninecontentsinbranchesandleavesofJapaneseyewindifferentpartsandperiods.Theresultsindicatedthatmostpartsofpaclitaxelandcephalomanninecontentsinbranchesandleavesofcurrentyearwerelowerthanthoseofbiennialandperennial,butpaclitaxelandcephalomanninecontentsinbranchesandleaveshadnoconspicuousdifferencebetweenbiennialandperennialtherewerenoconspicuousdifferenceinthreehierarchical,butthecontentsofthetwomaterialsinsunnysidewereslightlyhigherthantheovercastside.Paclitaxelcontentsofcurrentbranchesandleaveswerehighestduringdormancystage,butithadnosignficantdifferencebetweenflowerseasonandfruitseason.Thecontentsofcephalomanninewashighestduringdormancystagetoo,andthecephalomanninecontentsinflowerseasonwerelowerthanfruitseasonofpartsofsamplestrees,butsomehadnosignificantdifference,individualvariationwassignificant.KeywordsTaxuscuspidatapaclitaxelcephalomannineultrasonicextractionmethodHPLC目录摘要Abstract1绪论.............................................................................................................................................11.1植物次生代谢..........................................................................................................................11.2东北红豆杉..............................................................................................................................11.2.1东北红豆杉生物学特征.......................................................................................................11.2.2东北红豆杉资源的利用价值...............................................................................................21.2.3东北红豆杉资源及现状.......................................................................................................21.3紫杉醇和三尖杉宁碱..............................................................................................................31.3.1东北红豆杉枝叶中的化学成分...........................................................................................31.3.2紫杉醇...................................................................................................................................31.3.3三尖杉宁碱...........................................................................................................................41.3.4研究进展...............................................................................................................................51.4立题依据..................................................................................................................................62实验材料及方法.........................................................................................................................72.1实验材料..................................................................................................................................72.2仪器与试剂..............................................................................................................................72.2.1仪器....................................................................................................................72.2.2试剂........................................................................................................................................72.3实验方法..................................................................................................................................72.3.1样品制备...............................................................................................................................72.3.2色谱条件...............................................................................................................................82.3.3标准溶液配制.......................................................................................................................82.3.4标准曲线绘制.......................................................................................................................83结果与分析.................................................................................................................................93.1天然东北红豆杉不同树冠部位枝叶中紫杉醇及三尖杉宁碱的含量..................................93.1.1天然东北红豆杉不同树冠部位叶中紫杉醇及三尖杉宁碱的含量...................................93.1.2天然东北红豆杉不同树冠部位枝中紫杉醇及三尖杉宁碱的含量.................................103.2天然东北红豆杉当年生枝叶中紫杉醇及三尖杉宁碱含量的生长时期变化规律............103.2.1当年生叶中紫杉醇及三尖杉宁碱含量的生长时期变化规律.........................................103.2.2当年生枝中紫杉醇及三尖杉宁碱含量的生长时期变化规律.........................................124讨论...........................................................................................................................................144.1天然东北红豆杉不同树冠部位枝叶中紫杉醇及三尖杉宁碱的含量................................144.2天然东北红豆杉当年生枝叶中紫杉醇及三尖杉宁碱含量的生长时期变化规律............145结论...........................................................................................................................................15参考文献致谢毕业论文1不同部位和季节东北红豆杉枝叶中有效成分含量变化1绪论1.1植物次生代谢植物的次生代谢(plantsecondarymetabolism)是相对于初生代谢而言的,这个概念最早是由Kossel于1891年明确提出的1。绿色植物及藻类因为有叶绿素,可以通过光合作用将二氧化碳和水转化成糖类,并放出氧气,生成的糖则进一步通过不同途径(如磷酸戊糖途径,糖酵解途径,三羧酸循环),产生核酸合成的原料如核糖等,脂类合成的原料如丙二酸单酰辅酶A(malmylCoA)等,并通过固氮反应得到一系列的氨基酸(合成肽和蛋白质的重要原料),此过程因为对维持植物生命活动过程来说是不可缺少的,且几乎存在于所有的绿色植物中,故习惯上称为初生代谢(primarymetabolism),相应地糖、蛋白质、脂类和核酸等这些对植物有机体生命活动来说是不可缺少的物质,则称为初生代谢产物(primarymetabolites)2。次生代谢产物在植物中的合成与分解过程称为植物次生代谢3。次生代谢产物包括生物碱、糖苷、萜类、甾类、皂苷、多炔类和有机酸等。它在维护植物自身的生存和发展具有重要的作用。我国植物种类繁多,植物资源丰富,对植物次生物质对植物自身作用的研究,除学术价值外,对这些次生物质的进一步开发利用也极具启发指导意义4。1.2东北红豆杉东北红豆杉(TaxuscuspidataSieb.et.Zucc.)是红豆杉科(Taxaceae)红豆杉属植物,又名紫杉、赤柏松,是我国东北分布的珍贵第三纪孑遗树种、国家I级重点保护的野生濒危植物种类5,起源于古老的第三纪,曾广泛分布于北半球,第四纪冰川时期其分布范围大大缩小。亿万年来,地质构造的运动和地势地形的变化,使一部分红豆杉在特殊的环境中得以保留下来,形成了明显的地理种群隔离。由于红豆杉种群竞争力弱、天然更新缓慢和地理分布局限等客观因素,导致红豆杉属植物早在20世纪80年代就被列入国家Ⅱ级保护植物。90年代以来,随着抗癌新药紫杉醇的开发利用,红豆杉原料供需矛盾日益突出,人类掠夺式的生产经营活动,加剧了其濒危程度,1999年我国将红豆杉属物种列入Ⅰ级保护植物。红豆杉被称为植物王国里的活化石,是世界珍稀树种6。1.2.1东北红豆杉生物学特征东北红豆杉为常绿乔木,高1017m,胸径1013cm,树冠倒卵形或宽卵形,大枝平展。树皮红褐色或灰红褐色,片状剥裂。叶条形,有短柄,生于主枝上者为螺旋状排列,生于侧枝上者叶柄基部左右扭转,成不规则羽状排列,约成45°角斜展,柔软,先端凸尖,基部渐狭,上面光绿色,下面灰绿色,两面中脉隆起,背面有两条灰绿色气孔带,长1.52.5cm,宽2mm左右。枝互生,幼时深绿色,老时红褐色。雌雄异株球花单生于前年枝2的叶腋雄蕊614枚,集生成头状,花药58裂,淡黄色雌花具1胚珠,卵形淡红色。种子坚果状,卵圆形稍扁,有23条棱线,红褐色,有光泽假种皮杯形,淡红色。肉质,富浆汁,基部有数对黄色鳞片。花期56月,果期78月,种子9月成熟79。东北红豆杉性喜凉爽湿润气候,幼树时喜荫庇,78年后喜光,抗寒性强,可耐30℃以下的低温,最适温度20℃25℃,属阴性树种。喜湿润,怕涝,适于疏松、微酸性、湿润(土壤含水率4060)、排水良好的砂质土壤,忌积水和沼泽地。种子发芽后幼苗生长较慢。4月中旬芽开始膨大,4月下旬为芽的开放期,5月上、中旬为新芽展叶期,老叶脱落更新多在56月10。1.2.2东北红豆杉资源的利用价值1.2.2.1药用价值东北红豆杉提取物中的主要化学成分具有多种药用价值,其中紫杉醇等紫杉烷二萜类次生代谢产物具有独特机理的抗癌作用,被认为是癌症治疗的重大进展之一,对食道癌、肺癌、卵巢癌、结肠癌、肝癌7、鼻咽癌、膀胱癌、前列腺癌及急性白血病有特殊的防治效果,特别是对晚期卵巢癌和转移性乳腺癌治愈率达33,总有效率在75以上9,对大肠癌、黑色素瘤、头颈部癌、淋巴瘤、非小细胞肺癌、头颈部口腔癌11也有一定疗效,据报道紫杉醇还可用于治疗若干种慢性炎症性疾病,其中包括继发性进行性多发性硬化症、风湿性关节炎以及外用治疗牛皮癣和特应性湿疹等12。除此之外,有报道证明红豆杉属植物具有利尿、通经、降血糖、降血压、杀虫止痒的作用,对糖尿病、肾病、风湿病、肠胃病、糖尿病等有独特疗效13。1.2.2.2重要的用材树种东北红豆杉木材纹理均匀,材质致密芳香,韧性强,坚硬,弹性大,具光泽,耐蚀性强,比重约0.510.76,是著名的上等工业用材和家具用材,力学性质测试表现其干燥时不翘不裂。可供雕刻、制作玩具、文具、船桨及美术工艺品等细加工制品用14,15。1.2.2.3绿化树种红豆杉属植物树型端正优美,枝叶茂密,叶片常年翠绿,种子生于肉质红色假种皮中,酷似红豆,鲜红夺目,点缀在绿叶丛中令人陶醉。可在植物园、公园、风景区、自然保护区、居住环境区等绿地广泛种植,可孤植或群植,又可植为绿篱,适合于修剪为各种雕塑物式样。由于其生长缓慢,枝叶繁多而不易枯疏,故剪后可较长期保持一定形状,应用矮化技术处理的东北红豆杉盆景造型古朴典雅,枝叶紧凑而不密集,舒展而不松散,红茎、红枝、绿叶、红豆使其具有观茎、观枝、观叶、观果的多重观赏价值。而且红豆杉既耐寒、常绿,又有极强的耐荫性,所以是高纬度地区园林绿化的良好材料10,14。1.2.2.4其他利用价值东北红豆杉果食成熟后味蜜甜,可直接食用或开发罐头等绿色食用产品,其果实有驱蛔虫、消积食等药用效果。其种子可榨油,心材可生产一种燃料14。综上,东北红豆杉不仅仅具有很高的药用价值,可应用于多种癌症临床的治疗,而且具有一定的经济价值、生态价值、社会价值及文化价值。1.2.3东北红豆杉资源及现状东北红豆杉的自然地理分布区大致可分为欧亚陆块主体和邻近各岛屿两个部分,其大致的地理范围为123°155°E,32°30′53°N,垂直分布于海拔2501200m之间。欧亚陆块主体分布区主要包括中国东北,朝鲜北部,俄罗斯阿穆尔边疆邻近岛屿分布区包括俄罗斯萨哈林岛、日本岛和朝鲜济州岛等16。我国东北红豆杉多生于红松、鱼毕业论文3鳞云杉、白桦、紫椴和山杨等为主的针阔混交林内,分布海拔6001200m,主产于吉林省长白山区,即吉林安图、汪清、和龙、抚松、浑江、长白及通化地区。向南延伸至辽宁省东部山区的宽甸、桓仁、凤城和岫岩等地。向北延伸至黑龙江省张广才岭东南部,老爷岭山区,小兴安岭南部的宁安、东宁、鸡西、绥棱等地8。其自然地理区域位于千山山脉走向线及其东南侧,长白山山脉走向线及其东南侧,经老爷岭至小兴安岭南端与产于我国的本属其他种类构成间断分布形式17。目前,东北红豆杉资源严重不足,可利用的野生资源十分有限,人工繁殖栽培的技术也有限,相当一部分人缺乏必要的扦插繁育技术,盲目扦插,不仅导致繁育失败,而且造成了野生资源的浪费,使东北红豆杉野生资源日趋濒危,难于满足生产需要。我国的红豆杉资源开发研究起步较晚,研究力量弱也很分散,设备不足、资金短缺。综上,由于其特殊的繁殖生物学和生态学特性、种群结构不合理及原生生境破坏较严重,致使东北红豆杉种群处于濒危状态,因此,在对其进行研究、开发、利用的同时,应着力加强保护。保护的措施包括严禁盗采盗伐东北红豆杉对天然种群分布相对集中的区域应建立围栏进行封育管理对东北红豆杉母树集中的区域进行适当的林下植被清理,增加天然下种的机会等16。1.3紫杉醇和三尖杉宁碱1.3.1东北红豆杉枝叶中的化学成分到目前为止,从东北红豆杉枝叶中分离得到了紫杉烷类二萜化合物、倍半萜类化合物、甾体类化合物、木脂素类化合物、黄酮类化合物、糖苷类化合物及其它类化合物等多种成分18,多数物质是通过植物次生代谢途径而生成,其中最重要的成分是紫杉醇和三尖杉宁碱。1.3.2紫杉醇紫杉醇是二萜类化合物,其化学名为5β,20环氧1,2α,4,7β,10β,13α六羟基紫杉11烯9酮4,10双乙酸酯2苯甲酸酯13酯2R,3SN苯甲酰基3苯基异丝氨酸,其分子式为C47H51O14N,相对分子质量为853.9,熔点213216℃,具有高度亲脂性,不溶于水19,外观为白色结晶或无定型粉末,其结构如图1120。图11紫杉醇的化学结构早在1856年,LucasH就从欧洲红豆杉(Taxusbaccata)叶片中提取到粉末状碱性组

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