红车轴草根系分泌物中化感物质与构效关系及其作用机理研究

植物化感作用是揭示植物生态学作用机制的重要手段，近年来已成为天然产物化学与生命科学交叉学科的热门研究领域。在前期对自然生态系统中优势植物红车轴草的潜在化感物质及其作用机理研究的基础上，本项目将以模式植物拟南芥为受体，采用活性跟踪分离和现代谱学鉴定技术，开展根系分泌物的化学组成研究，明确红车轴草化感物质的化学结构和理化性质；采用整体生物活性试验方法，明确活性物质的作用强度与量效关系；结合结构修饰方法，阐明化感物质的构效关系，为化感物质的结构改良奠定技术基础。此外，本项目还将运用细胞、生理生化和分子生物学研究的技术和手段，从分子、基因水平揭示化感物质的活性作用途径和作用机理。本项目的研究成果，有助于诠释红车轴草化感作用下成为优势植物种的化学生态学调控机制，为良性草地生态建设提供科学依据，同时为化感活性物质的深层开发和应用奠定基础。

红车轴草是重要的豆科牧草，全球分布广泛。在自然生境中，红车轴草利用化感作用保持着明显的生态竞争优势。本项目在前期研究工作的基础上，明确了红车轴草植物毒活性成分，确定了其分泌到环境中的化感物质，并对其作用机理进行了探讨和研究，完成了任务书中所规定的研究任务。项目成果对于揭示红车轴草的化感作用生态竞争机制具有重要意义，为合理规划牧草生产、生态恢复及提高草地利用价值，建立更加合理的草地生态系统，确保草原资源的可持续利用等提供理论依据，具有生态、经济和社会效益。现将项目完成情况简要罗列如下：.1.本项目以拟南芥为受体，利用活性跟踪分离的方法，从红车轴草的根部分离得到5种具有明显植物毒活性的化合物，利用现代波谱学技术手段，它们分别被鉴定为(6aR，11aR)-山槐素、(6aR，11aR)-三叶豆紫檀苷、紫檀碱、芒柄花素和德鸢尾素。.2.本项目利用HPLC和HPLC-MS技术鉴定红车轴草分泌到土壤环境中的化感物质为(6aR，11aR)-山槐素和(6aR，11aR)-三叶豆紫檀苷，在土壤样品中山槐素的浓度为4.12μg/g土壤，三叶豆紫檀苷的浓度为2.37μg/g土壤。.3.本项目利用生物学技术，明确了5种植物毒活性化合物的作用机理，它们主要是通过对植物的生长素合成与运输产生明显的抑制和阻断，从而导致植物的生长受到了不同程度的抑制。此外，还对2种化感物质对植物根尖活力和活性氧的影响变化进行了研究。结果表明，化感物质不但抑制植物生长素的合成，同时会改变根尖活性氧的含量，造成根尖细胞大量死亡，从而抑制植物的生长发育。.4.通过收集水培条件下红车轴草分泌物并进行HPLC分析检测比对，结果发现该植物在营养液和土壤中分泌化感物质的成分和含量有较大差别。该发现丰富和完善了化感作用研究的方法和内容。.在该项目的资助下，共发表学术论文5篇，其中SCI一区论文2篇，此外还有2篇SCI论文正在审稿中；先后3次参加国内重要学术会议，并在2次会议上（中国化学会第七届全国有机化学学术会议和中国第六届植物化感作用学术研讨会）做学术报告；申请国内发明专利2件；先后培养博士研究生1名，硕士研究生3名。