植物儿茶素类化合物积累特性及合成调控开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

茶多酚(tea polyphenols)又称茶鞣或茶单宁，是茶叶(camelliasinensis (l.) o. ktze.)中多酚类物质的总称。包括儿茶素类(catechin)、酮类(ketone)和黄酮苷类(flavonoid glycosides)、青花素(anthocyanosides)和花白素类(flower white pigment)以及酚酸(phenolic acid)和缩酚酸类(depsides)化合物等。茶多酚占茶叶干重的15%-35%，其中儿茶素占酚类物质中的60%-80%、酮类10%-12%、花色素10%、酚酸10%-15%^[1]。茶多酚作为一种天然有机抗氧化剂，具有清除自由基、抗癌症突变和辅助治疗等功能，具有较高的营养和保健价值^[2]。对人体体质健康管理的重要价值体现为茶多酚可以提高人体的免疫力；茶多酚在临床上具有很好的药理作用如抗氧化、抗癌、抑菌消炎等^[3][4][5]；以及茶多酚可以帮助人体体质维持良好的均衡状态等。对于从人体体质入手开展的养生和健康管理来讲，最为根本的一条路径即在于提高人的免疫力。而在这方面，茶多酚中的儿茶素最能够提高人的免疫力。基于传统茶文化的历史经验、中医疗法和现代医学科学的研究成果，人们发现茶多酚具有多样化的保健功能，从而复合型地帮助人体维持一个良好的均衡状态（如酸碱平衡）。此外，临床医学研究结果表明，茶多酚不仅有着“保健功能”，同时还具备很好的“药理功能”，即对于一些疾病的治理具有显著的生理学功能^[6]，例如保护心脑血管^[7]和防治帕金森(氏)痴呆症等许多的功效^[8-11]。

关于儿茶素合成的研究主要分两个方面：一是从内部因素即基因层面出发，通过相关酶的调控作用研究儿茶素的积累规律；二是从外部因素着手，主要通过研究光、温、水、糖等环境因素研究儿茶素的积累特性。前人的研究结果表明，很少有人以生物其他的代谢物质为切入点对儿茶素的积累特性展开研究，例如生物中黄酮类物质、花青素、脂质等代谢物质的积累与儿茶素类积累的相关性。植物含有20多万种生物化学物质，它们在整个骨架中分布不均，这些代谢元素促进植物生长，有很重要的经济、营养和药用价值。每一种代谢活动都与其他代谢功能有关，在一个代谢活动中产生的变化可能会引起整个网络的紊乱^[12]。故而通过研究不同代谢物对儿茶素积累的影响，可以掌握部分主要代谢物质之间的相关关系，对植物营养有更好的把控从而培育出更加符合人体营养需求的植物品种。

不结球白菜是我国长江中下游广泛种植的大众蔬菜，其中含有少量儿茶素类物质，其合成受多方面因素影响，其内在因素主要为基因调控，外部因素则包含光照、糖类物质、激素等方面，其中儿茶素类物质在不结球白菜中的积累还与酚胺、花青素和黄酮类物质有较明显相关性。

2. 研究的基本内容和问题

1.1 研究目标

利用不同品种的不结球白菜提取的叶片样本，确定表型不同对儿茶素类物质含量的影响。同时进行实验分析，根据先行实验以及预测数据对与儿茶素累积有相关性的物质进行分类并检测含量，对比儿茶素累积量变化，进行儿茶素代谢相关分析，论证其他代谢组对各品种的儿茶素累积的影响，以期为相关品质育工作种提供思路。

1.2 研究内容及拟解决的关键问题

3. 研究的方法与方案

2.1 研究方法

本次实验采用的研究方法是通过在适宜条件下培育不同品种的不结球白菜并对其进行生物特性分析、代谢组学分析、不同代谢物间相关性分析、提取物的功能性分析以得到儿茶素类物质在不结球白菜中的积累特性。

1. 白菜的培育

   以苏州青和紫罗兰两个品种的不结球白菜为实验材料。通过温汤浸种法对经过挑选大小基本一致的种子进行消毒，在穴盘播种后，将其转入光照培养箱中，培养条件是：昼夜温度分别为24℃和20℃，空气相对湿度为75-80%，日长和夜长14h/10h。待幼苗长至4-5叶移栽至人工气候室，以备后续实验所用。

2. 样品制备与抽取

   植株生长势级分别为弱、中、强三级，取平均值。

   个体：分大、中、小三级

   将冷冻干燥的叶子放入搅拌机中，加入氧化锆铢并在30Hz条件下研磨1.5分钟，接着将每100mg粉末加入1ml甲醇水溶液在4℃条件下混合，再放入10000g上述混合液离心10分钟，吸收并过滤提取物。

   儿茶素的提取：HPLC法

3. 色谱分析

   使用ESI-MS/MS（电喷雾质电离谱法）、ESI-Q TRAP-MS/MS（电喷雾 三重四极质谱法）、LC-ESI-MS/MS(液相色谱串联质谱电喷雾检测法)等方法对提取样例进行分析。

   2.2 技术路线

   培育不结球白菜

   相关参数测定

   数据处理分析

   归纳总结儿茶素类物质的积累特性

2.3 可行性分析

（1）实验室长期进行此类相关实验，实验仪器齐全，不结球白菜培育场地位于实验楼天台，方便栽培期间的管理，实验环境环境满足实验所需种植条件；

（2）实验室对不结球白菜的研究已进行过较长时间的实验，具备部分中外文献可供参考，具有良好实验数据基础；

（3）指导老师的与实验室师兄师姐都具有丰富的实验经验，可以在实验过程中及时给予正确的指导建议，保证实验顺利进行。

4. 研究创新点

多数学者对儿茶素类物质的研究集中于儿茶素类物质合成的调控途径、对人体的作用及其在茶树等植物中的积累量影响因素等方面，由于儿茶素类物质在不结球白菜中含量较低，所以鲜少有关于不结球白菜中儿茶素类物质的研究实验，本实验重点研究不结球白菜中儿茶素类物质与其他代谢物间主要是脂类、黄酮类等物质间的相关性，实验选题较为新颖，丰富了在该领域的研究。

5. 研究计划与进展

2018年9月-2018年10月 搜集资料、阅读文献，确定研究课题并完成开题报告。

2018年10月-2019年5月 按实验方案进行实验，分析实验结果。

2019年5月-2019年6月 撰写修改并完成毕业论文，准备答辩相关事宜。