【精品课件】黄草乌化学成分与环境相关性研究.ppt

黄草乌化学成分与环境相关性研究 答辩人 汪丽娅 导师 王永炎教授 北京师范大学资源学院资源药物与中药资源研究所 二零零五年五月 硕士论文答辩 CORRELATIONANALYSISFORCHEMICALCOMPONENTSOFACONITUMVILMORINIANUMKOM WITHENVIRONMENTALFACTORS 报告提纲 一 选题背景与研究目标二 黄草乌原药材与土壤无机元素相关性分析三 黄草乌生物碱指纹图谱研究四 黄草乌化学成分与气候 土壤生态因子的关系研究五 讨论 硕士论文答辩 选题背景与研究目标 生态环境日益恶化和药用资源的过度开发 许多野生中药材资源已经不能满足需求 人工种植中药材由于来源复杂 生长环境差异大 采收加工不规范等原因导致药材质量极不稳定 为此 国家从2002年开始进行中药材生产的规范化管理 简称GAP 选题背景 硕士论文答辩 中药材有效成分多数为植物的次生代谢产物 植物的次生代谢产物是植物在长期进化中与环境相互作用的结果 其产生和变化比初生代谢产物与环境有着更强的相关性和对应性 药材化学成分与环境相关性的研究不仅为药材GAP种植提供基础的数据和背景资料 更重要的是为人工标准化种植提供理论指导 选题背景 黄草乌是云南民间常用药材 同时也是一些中成药的主要原料 对黄草乌野外生态资源与生态环境方面的调查发现 目前黄草乌野生资源退化严重 品种混乱 黄草乌GAP种植缺乏基础背景资料和理论指导 人工种植的黄草乌质量不稳定 选题背景 选题背景与研究目标 研究目标 分析黄草乌化学成分累积的特点研究黄草乌化学成分累积与环境因子间的相关关系探讨影响黄草乌化学成分累积的主导环境因子 硕士论文答辩 为黄草乌人工标准化种植提供理论依据 研究技术路线 黄草乌野外取样 指纹图谱分析 无机元素分析 土壤样品 黄草乌资源 生态环境调查与样品采集 采样点气候数据 ICP HPLC RA 黄草乌无机元素的富集特征 不同产地与季节黄草乌指纹图谱特征 GRA 影响黄草乌生物碱累积的主导环境因子排序 评价与矫正 硕士论文答辩 黄草乌原药材无机元素相关性分析结果 结果1 黄草乌原药材中无机元素间的相关性结果显示 铁和钴 铁和锡 钴和锡 镍和铬显著相关 P 0 01 表明黄草乌对铁和钴 铁和锡 钴和锡 镍和铬的吸收有很好的协同作用 黄草乌原药材及其土壤无机元素相关性研究 硕士论文答辩 第一部分 结果2 黄草乌原药材与土壤的无机元素相关性分析 黄草乌药材原药材与土壤间无机元素相关性分析的结果显示 二者并无明显相关性 说明黄草乌主要通过选择性吸收调控药材中无机元素的含量 这与黄草乌遗传特性有关 黄草乌原药材及其土壤无机元素相关性研究 硕士论文答辩 结果3 黄草乌原药材无机元素富集系数 黄草乌原药材无机元素富集系数的分析结果显示 黄草乌对钙 铅 磷和砷的吸收富集作用明显 黄草乌原药材及其土壤无机元素相关性研究 硕士论文答辩 滇乌碱 yunaconitine 黄草乌碱甲 vilmorrianineA 黄草乌碱丙 vilmorrianineC 黄草乌对砷的富集作用也比较明显 而砷是形成黄草乌中的化学成分滇乌碱 yunaconitine 黄草乌碱甲 vilmorrianineA 黄草乌碱丙 vilmorrianineC 结构中的必要元素 砷直接参与了上述生物碱的形成 不能孤立的依据某种无机元素的含量高低评价药材中该元素的含量 而应分析元素间的相互作用 更多的考察无机元素的存在形态及其作用而不仅仅局限于其含量的多少 单纯以现行的环境标准作为药材质量评价指标具有一定的局限性 黄草乌原药材及其土壤无机元素相关性研究 硕士论文答辩 黄草乌生物碱指纹图谱研究 黄草乌生物碱高效液相指纹图谱研究方法的建立不同产地 不同季节黄草乌生物碱指纹图谱特征研究 硕士论文答辩 第二部分 黄草乌生物碱高效液相指纹图谱研究方法的建立 药材提取方法 方法一 碱性乙醚 pH10 11 超声30min过滤 旋干甲醇溶解定容至10ml方法二 碱性甲醇 pH10 11 超声30min过滤 旋干甲醇溶解定容至10ml方法三 甲醇超声30min过滤 旋干甲醇溶解定容至10ml方法四 乙醚超声30min过滤 旋干 水溶解过分离小柱 去除水溶性部分 再用甲醇冲洗分离小柱 溶出脂溶性部分 回收 用甲醇定容至10ml 方法五 甲醇超声30min过滤 旋干 水溶解过分离小柱 去除水溶性部分 再用甲醇冲洗分离小柱 溶出脂溶性部分 回收 用甲醇定容至10ml 色谱条件一 色谱柱一 TerraRP18柱 3 9 150mm 5 流动相 甲醇 0 1 三乙胺流速 1 0ml min 柱温 30 检测波长 267nm色谱条件二 色谱柱二 BondapakNH2125 3 9 300mm 10 流动相 乙腈 磷酸三乙胺溶液 0 025mol L磷酸 0 1 三乙胺 3 1 流速 1 0ml min 柱温 30 检测波长 267nm色谱条件三 色谱柱三 ZORBAXSB C18柱 4 6 250mm 5 流动相 乙腈 磷酸三乙胺溶液 0 025mol L磷酸 0 1 三乙胺 3 1 流速 1 0ml min 柱温 30 检测波长 267nm 硕士论文答辩 方法一 方法二 方法三 方法四 方法五 方法六 方法七 方法八 黄草乌生物碱高效液相指纹图谱研究方法的建立 方法九 方法十 黄草乌生物碱高效液相指纹图谱研究方法的建立 药材提取 乙醚超声30min过滤 旋干 水溶解过分离小柱oasisTMHLBCatridge 除水溶性部分 再用甲醇冲洗分离小柱 溶出脂溶性部分 旋干 甲醇溶解定容至10ml色谱条件 色谱柱 ZORBAXSB C18柱 4 6 250mm 5 流动相 乙腈 磷酸三乙胺溶液 0 025mol L 1磷酸 0 1 三乙胺 3 1 流动相梯度条件进样量 10 l柱温 30 流速 1 0ml min检测波长 267nm 硕士论文答辩 方法十 黄草乌生物碱高效液相指纹图谱研究方法的建立 同一地区不同季节黄草乌生物碱指纹图谱的比较 XP2 WD 7HJ XXP2 WD 8HJ 2 WD 8HJ XP2 WD 9HJ XP2 WD 10HJ XP2 WD 11HJ 附图1 17 11月武定地区黄草乌生物碱指纹图谱 不同产地 不同季节黄草乌生物碱指纹图谱特征研究 硕士论文答辩 XP2 FZS 7HJ XP2 FZS 8HJ XP2 FZS 9HJ XP2 FZS 10HJ XP2 FZS 11HJ 附图1 27 11月个旧风筝山地区黄草乌生物碱指纹图谱 硕士论文答辩 同一地区不同季节黄草乌生物碱指纹图谱的比较 XP2 DMS 7HJ XP2 DMS 8HJ XP2 DMS 9HJ XP2 DMS 10HJ XP2 DMS 11HJ 附图1 37 11月个旧对门山地区黄草乌生物碱指纹图谱 硕士论文答辩 同一地区不同季节黄草乌生物碱指纹图谱的比较 XP2 SMK 7HJ XP2 SMK 8HJ XP2 SMK 9HJ XP2 SMK 10HJ XP2 SMK 11HJ 附图1 47 11月个旧石门坎地区黄草乌生物碱指纹图谱 硕士论文答辩 同一地区不同季节黄草乌生物碱指纹图谱的比较 附图1 57 11月华宁岔纳地区黄草乌生物碱指纹图谱 XP2 CN 7HJ XP2 CN 8HJ XP2 CN 9HJ XP2 CN 10HJ XP2 CN 11HJ 硕士论文答辩 同一地区不同季节黄草乌生物碱指纹图谱的比较 11月成熟期 黄草乌生物碱指纹图谱出峰最多 生物碱各组分的相对峰面积最大 9 11月是黄草乌生物碱的迅速累积期 11月成熟期 黄草乌生物碱总量最高 是采收的最佳季节 同一地区不同季节黄草乌生物碱指纹图谱的比较 结论 硕士论文答辩 不同产地相同季节黄草乌生物碱指纹图谱比较 附图2 17月武定 华宁岔纳 个旧石门坎 个旧对门山 个旧风筝山五产地黄草乌生物碱指纹图谱 XP2 WD 7HJ XP2 CN 7HJ XP2 SMK 7HJ XP2 DMS 7HJ XP2 FZS 7HJ 硕士论文答辩 附图2 28月武定 华宁岔纳 个旧石门坎 个旧对门山 个旧风筝山五产地黄草乌生物碱指纹图谱 XP2 WD 8HJ XP2 CN 8HJ XP2 SMK 8HJ XP2 DMS 8HJ XP2 FZS 8HJ 不同产地相同季节黄草乌生物碱指纹图谱比较 硕士论文答辩 附图2 39月武定 华宁岔纳 个旧石门坎 个旧对门山 个旧风筝山五产地黄草乌生物碱指纹图谱 XP2 WD 9HJ XP2 CN 9HJ XP2 SMK 9HJ XP2 DMS 9HJ XP2 FZS 9HJ 不同产地相同季节黄草乌生物碱指纹图谱比较 硕士论文答辩 附图2 410月武定 华宁岔纳 个旧石门坎 个旧对门山 个旧风筝山五产地黄草乌生物碱指纹图谱 XP2 WD 10HJ XP2 CN 10HJ XP2 SMK 10HJ XP2 DMS 10HJ XP2 FZS 10HJ 不同产地相同季节黄草乌生物碱指纹图谱比较 硕士论文答辩 附图2 511月武定 华宁岔纳 个旧石门坎 个旧对门山 个旧风筝山五产地黄草乌生物碱指纹图谱 XP2 WD 11HJ XP2 CN 11HJ XP2 SMK 11HJ XP2 DMS 11HJ XP2 FZS 11HJ 不同产地相同季节黄草乌生物碱指纹图谱比较 硕士论文答辩 XP2 FZS 11HJ XP2 CN 11HJ XP2 WD 11HJ XP2 DMS 11HJ XP2 SMK 11HJ 聚类分析结果 成熟期黄草乌总生物碱含量比较 不同产地相同季节黄草乌生物碱指纹图谱比较 结果2 1 2分别代表武定 华宁岔纳两个地区 3 4 5号分别代表个旧石门砍 对门山 风筝山三个地区 硕士论文答辩 不同产地黄草乌生物碱各组分相关性分析结果 硕士论文答辩 不同产地黄草乌生物碱各组分相关性分析结果 硕士论文答辩 不同产地黄草乌生物碱各组分相关性分析结果 各个采样点的指纹图谱共有峰相关性分析结果显示 各地区峰1 保留时间16 387 16 813min 和峰2 保留时间22 268 22 441min 显著正相关 硕士论文答辩 黄草乌化学成分与气候 土壤生态因子的关系研究 灰色关联分析方法 系统关联分析中 以往常用的定量方法是数理统计法 如回归分析 方差分析 主成分分析 主定量分析等 尽管这些方法解决了许多实际问题 但他们往往要求大样本 且要求只有典型的概率分布 而这在实际中却很难实现 灰色系统理论提出的灰色关联分析方法则可不受这些局限 这种分析方法可在不完全的信息中 对所要分析研究的各因素 通过一定的数据处理 在随机的因素序列间 找出它们的关联性 发现主要矛盾 找到主要特性和主要影响因素 所谓灰色关联分析 GRA GrayRelationshipanalysis 是基于行为因子序列的微观或宏观几何接近 以分析和确定因子间的影响程度或因子对主行为的贡献测度而进行的一种分析方法 硕士论文答辩 第三部分 灰色关联分析的基本思想 一种相对性的排序分析目的 寻找一种能够衡量各因子间的关联度大小的量化方法 以便找出影响系统发展态势的重要因素步骤 确定原始数据矩阵原始数据无量纲化处理带入DPS软件进行相关分析 灰色关联分析方法 硕士论文答辩 黄草乌各生物碱相对峰面积与气候土壤因子 原始数据 灰色关联分析 硕士论文答辩 原始数据无量纲化处理结果 初值化处理结果 灰色关联分析 硕士论文答辩 气候 土壤因子对黄草乌生物碱累积影响的灰色关联分析结果 灰色关联分析 硕士论文答辩 结论 气候 土壤各因子对黄草乌总生物碱影响的关联序列为降水 相对湿度 年均温 日照 钾 风速 磷 钙 砷 铅 降水量低 年均温高 相对湿度低的地区 黄草乌总生物碱含量较高 在各产地黄草乌生物碱指纹图谱共有峰中 不同的生物碱 对其影响的主导环境因子是不相同的 在各产地黄草乌指纹图谱共有峰中 并不是所有的化学成分均与环境因子有很强的相关性 峰5 保留时间30 793 31 090min 峰6 保留时间31 786 32 258min 与气候 土壤各因子的相关性相对较小 硕士论文答辩 黄草乌化学成分与气候 土壤生态因子的关系研究 讨论 土壤因素对植物次生代谢的影响 土壤是植物生长的基础 由于土壤类型 质地 含水量 pH值 肥力状况以及所含微量元素的不同 造成了植物次生代谢物含量的差异 药用植物微量元素含量与其生长的土壤中该元素水平密切相关但不完全成正相关的关系 因为植物吸收土壤中微量元素存在着主动吸收和被动吸收的问题 黄草乌微量元素与土壤无量元素无明显的正相关性 以主动吸收为主 对无机元素的富集受植物本身的遗传因素的影响 同时又与外界的生长条件有关 二者比例各是多少 通常很难确定 研究发现磷 钾是土壤元素中影响黄草乌生物碱积累的主要元素 这些元素可能主要是通过促进初生代谢来影响次生代谢物生物碱的合成 硕士论文答辩 植物次生代谢物合成累积动态 讨论 不同种类植物中的化学成分的积累动态不同 大量次生代谢产物的发生 常出