白木香植物激素诱导结香解剖学及化学成分的研究

发布时间：2020-08-20 08:15

【摘要】：白木香(Aquilaria sinensis(Lour.)Spreng)为沉香来源树种,在我国亚热带地区作为珍贵树种广泛种植,但因目前人工结香产量及质量不高,沉香产业发展受到极大限制。随着野生沉香资源的日益减少和市场需求的增加,人工种植沉香和人工结香技术迅速发展,但结香质量低、产量少仍是沉香产业的发展难题。植物激素诱导结香技术是目前木材学科界首次提出在非机械及微生物诱导结香方法外的一种新型结香方式,也是学科关注点非常高的技术之一。本研究通过使用植物激素诱导白木香树产生沉香,从木材解剖学角度对植物激素诱导白木香生成深色次生代谢物质分布及形成进行分析,观察白木香树结香主要化合物累积形成过程,分析植物激素诱导沉香的化合物成分,超临界沉香精油萃取的工艺等方面进行了系统研究。(1)为研究白木香结香生理过程,开发白木香人工结香技术,对打孔火烙法、剥皮法、虫蛀、化学试剂A法的结香样品进行解剖观察,发现深色次生代谢产物、再生组织、胼胝质、晶体等的形成与分布存在差异。所有方法中仅化学试剂A形成的次生代谢产物沉积(结香)区域呈块状,其余方法形成的结香区呈薄层状或点状或束状,结香区域化学试剂A伤及木质部的剥皮法/打孔火烙法新鲜虫蛀不伤及木质部的环剥树皮法,初步估计化学试剂A的结香量最大,但由于深色次生代谢产物在细胞腔的富集量不同,需结合含量测定及化学分析进一步判断。所有样品木间韧皮部边缘1～2层薄壁细胞均无深色次生代谢产物沉积。打孔火烙法和两种不同程度剥皮法均刺激白木香形成再生组织;化学试剂A刺激未造成白木香形成再生组织且未见明显木质化;虫蛀样品可能因创伤时间较短而尚未形成再生组织,但沉香层木间韧皮部中的细胞明显木质化。新蛀虫口处胼胝质堆积,说明胼胝质参与了创伤防御反应。(2)以三种浓度的茉莉酸甲酯、乙烯利、两种试剂的混合试剂诱导白木香树产生深色次生代谢产物的分布位置及面积进行研究,并对诱导面积较大的方案所得样品进行GC-MS分析。解剖分析表明,茉莉酸甲酯、乙烯利、两种试剂的混合试剂涂覆白木香树皮表面,180天后产生深色次生代谢产物的细胞为:木栓层细胞、韧皮射线细胞、韧皮薄壁细胞、形成层细胞、木射线细胞、内含韧皮部细胞和导管。可见植物激素可以从树皮进入白木香活立木后,从外到内影响白木香细胞,产生深色次生代谢产物。GC-MS分析茉莉酸甲酯和乙烯利诱导白木香结香样品的沉香特征性化合物表明,茉莉酸甲酯和乙烯利的混合试剂较二者的单独试剂诱导白木香所形成的总倍半萜类化合物含量及类型多。通过RNA检测混合试剂为诱导剂诱导白木香结香所提取的RNA纯度相比,茉莉酸甲酯和乙烯利的诱导效果分别降低了 52.87%和37.34%。(3)采用硅胶柱层析法分离沉香提取物,经过硅胶柱色谱(hex-ane-acetone=3:2)和凝胶渗透色谱(Gel Permeation Chromatography,GPC),有机溶剂(CHC13)分析得出三种色酮类化合物。三种色酮类成分分别是:Oxidoagarochromone A(1)为棕胶状,分子式被确定为C17H1404;Oxidoagarochromone B(2)为淡黄色结晶固体(mp 142-144℃),分子式为 C18H1605[m/z 313.1068[m+h]+(calcd for C18H1705:313.1076)];Oxidoagarochromone C(3)得到淡黄色结晶固体(mp 79-82℃),分子式为 C18H1606[m/z 329.1031[m+h]+(calcdfor C18H17O6:329.1025)]。化合物 1-3 被认为具有相同的相对立体化学。高效液相色谱法(HPLC)分析了乙酸乙酯(AcOEt)提取物,研究发现,在完整的木材中没有检测到双环氧化合物,也没有发现从天然的沉香属木材中分离出这种化合物。采用硅胶柱层析法、液相色谱法,有机溶剂(CDC13)将2-(3-苯乙基)-色酮从沉香的深色次生代谢产物组织中分离出来4个色酮,它们分别是:2-(3-苯乙基)色酮,7,8-二羟基-2-(3-苯乙基)-色酮,6-甲氧基-2-[3-(4'-甲氧基-3-羟基苯乙基)]色酮,7-羟基-2-[3-(2'-羟基苯乙基)]色酮。(4)通过甲醇冷浸提取白木香树木质部和树皮。减压浓缩滤液以除去溶剂,通过TLC获得纯化的化合物,通过NMR鉴定纯化的化合物。从木质部得到一种纯化的化合物,从树皮部分中得到二种纯化的化合物,均进行NMR分析。从木质部所得化合物经结构鉴定为6-羟基-2-(3-苯乙基)色酮;从树皮部分中得到二种纯化的化合物,其中一种无法鉴别,另一种经鉴定为(-)-杜仲树脂酚。(5)使用水浴式的超临界流体设备做沉香精油的萃取,沉香精油超临界萃取最佳工艺参数:压力为24MPa,温度为35℃,流量为33L/hr。超临界二氧化碳萃取沉香精油之得率主要受到压力以及流量的改变从而影响其得率的高低,得率跟压力、流量成正比,而与温度成反比。
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S792.99
【图文】：

遵循沉香树自然产香的规律和形成机理，在实践中反复研究、试验出独特的逡逑人工诱导白木香树生产沉香的专利技术和方法，是白木香树结香技术发展的关键所在。逡逑图１－２含有深色次生代谢产物的白木香树逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ａｑｕｉｌａｒｉｃｉ邋ｓｉｎｅｎｓｉｓ邋ｉｎｃｅｎｓｅ邋ｃｏｎｔａｉｎｓ邋ｂｌａｃｋ邋ｒｅｓｉｎ逡逑同一种源白木香样品解剖构造表明其内含物是不同的。不同白木香微观构造见图ｉ－逡逑３。样品１内含韧皮部、木射线、导管中没有内含物。样品２呈黄褐色，内含初皮部、逡逑木射线及少量导管中含有褐色油脂状内含物，导管所结树脂均在木质的内含幵皮部及木逡逑射线中、少量分布在导管中。样品３呈褐色，裸眼可见样品含有黑褐色油脂类物质，有逡逑明显香味，内含物不仅存在内含韧皮部、木射线中，还有部分褐色油状物质存在于导管逡逑及少量木纤维中。逡逑Ｉ逡逑图１－３不同内含物的白木香样品微观构造逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｍｉｃｒｏｓｔｉ＊ｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋Ａ．邋ｓｉｎｅｎｓｉｓ邋ｗｉｔｈ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ逡逑白木香是瑞香科沉香属的木材，有岛屿状的内含初皮部。有研究表明结香主要存在逡逑于内含初皮部和木射线薄壁细胞内，由图１－３可以看出当树脂含量增多时部分导管甚至逡逑－３邋－逡逑

及少量木纤维中。逡逑Ｉ逡逑图１－３不同内含物的白木香样品微观构造逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｍｉｃｒｏｓｔｉ＊ｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋Ａ．邋ｓｉｎｅｎｓｉｓ邋ｗｉｔｈ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ逡逑白木香是瑞香科沉香属的木材，有岛屿状的内含初皮部。有研究表明结香主要存在逡逑于内含初皮部和木射线薄壁细胞内，由图１－３可以看出当树脂含量增多时部分导管甚至逡逑－３邋－逡逑

逡逑木香树树干上用刀横向砍出伤面，如图１－５所示，或在树千上开香门，即凿几个深２？逡逑３ｃｍ，宽和高４ｃｍ的方形洞，至第四年在腐烂的木质部下方出现了黄褐色或赤褐色香脂逡逑的木材。这就是所谓的砍伤结香法。逡逑图１－５砍伤结香法逡逑Ｆｉｇ．邋１邋－５邋Ａｇａｒｗｏｏｄ邋ｗａｓ邋ｇｏｔ邋ｂｙ邋ｃｈｏｐ逡逑１．１．１．４半断或全断树干法逡逑在离树干基部１？２ｍ处的树干上锯一伤口，深度可达千粗的１／４？１／３，可在同一方逡逑向不同高度锯几个伤口，伤口之间的距离为３０？４０ｃｍ，伤口宽约３？４ｃｍ，成“匚”形逡逑状，如图１－６所示。药农称其为“开香门”，数年后也能结香，取香后香门仍有可能继续逡逑结香％逡逑ｍ逡逑图１－６半断干法逡逑Ｆｉｇ．邋１－６邋Ａｇａｒｗｏｏｄ邋ｗａｓ邋ｇ

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