蜈蚣草生物活性成分的筛选及应用探索
文献类型：学位论文
| 作者 | 曾伟斌 |
| 答辩日期 | 2025-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 陈同斌 ; 万小铭 |
| 关键词 | 次生代谢 超富集植物 资源化利用 砷 植物修复 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 英文摘要 | 利用砷超富集植物蜈蚣草（Pteris vittata L.）进行砷污染土壤植物修复时每年将产出7000kg/hm2富砷生物质，这对植物修复技术成本和修复可持续性造成负担。在被发现具有砷超富集能力之前，蜈蚣草被认为具有消炎、镇痛等功能而作为民间草药使用。富砷蜈蚣草具有生物活性物质利用的潜力。解析蜈蚣草的活性组分并进行潜在应用探索具有重要的理论和实践意义。 本研究以蜈蚣草为研究对象，借助组学技术和动物实验，解析了蜈蚣草中的代谢物组成，量化了田间修复过程的影响因素，筛选了潜在的活性组分和用于免疫功能调节的核心药效成分，并开展植物提取物喂养小鼠实验，测定了免疫因子和免疫球蛋白等指标，并筛选了差异表达基因和差异代谢物，旨在为砷污染土壤修复与植物资源开发提供理论依据。主要结论如下： （1）筛选了主要的活性物质和建立了面向免疫调节的理论基础。基于吸收-分布-代谢-排泄过程筛选（ADME筛选）初步筛选了360中潜在活性成分，在结合网络药理学方法确定10 种主要的活性成分（槲皮素、山奈酚、三粒小麦黄酮、大黄酚、吴茱萸碱、花生四烯酸、紫堇块茎碱、乔松素、姜黄素、白当归脑），还筛选出了TNF、IL6、IL1B、STAT3、TLR4、NFKB1等根据成分作用靶点，并提出NF-κB信号通路、B细胞受体信号通路、细胞因子介导的信号通路，以及Toll 样受体信号通路等免疫失调相关通路可能被显著影响。 （2）构建了验证活性成分的动物模型实验。动物实验采用环磷酰胺诱导的免疫缺陷小鼠模型，证实蜈蚣草提取物可改善体重增长，双向调节免疫因子：健康小鼠中通过抑制促炎因子（TNF-α、IL-1β）及IgA分泌维持免疫稳态，而在免疫缺陷模型中激活促炎信号（TNF-α）并促进IgM生成，同时显著提升抗氧化酶GSH-Px活性。肠道菌群分析表明，高砷蜈蚣草制备的提取物可以使免疫缺陷小鼠的肠道菌群恢复接近健康小鼠。 （3）解析了小鼠免疫调节过程中的免疫器官基因表达和代谢机制。进一步通过脾脏转录组与血清代谢组联合分析，阐明了植物提取物的分子调控网络：在健康模型中主要抑制免疫应答基因（143个下调），而在免疫缺陷模型中激活趋化因子信号通路（282个上调），并通过花生四烯酸代谢协调炎症-免疫交叉调控。小鼠血清的代谢物测试结果表明，提取物通过上调血清素和L-缬氨酸等代谢物，干预鞘脂信号及FcγR介导吞噬通路，实现免疫功能的动态平衡。 （4）量化了蜈蚣草组分的构成和影响因素。本研究以蜈蚣草为研究对象，采用超高液相色谱-四级杆飞行质谱仪，结合植物谱图库匹配，从蜈蚣草中鉴定出 920 种代谢物，涵盖黄酮类（125 种）、萜类（46 种）、生物碱类（26 种）等 10 大类，其中黄酮类占比最高（14%）。蜈蚣草中的活性组分与环境因子和植物的生长阶段密切相关。采用地理探测器揭示了土壤总砷（r=0.748）、总磷（r=0.862）及等温性（q=0.941）等环境因子对活性组分具有显著影响。生长阶段代谢组学分析显示，黄酮类组分呈现先增加后降低的趋势，成熟期黄酮类组分最高，衰老过程中黄酮类含量下降 40%，与砷形态转化（As [III]→As [V]）及氧化还原失衡（GSH/GSSG 降低 35%）密切相关。 本研究首次系统筛选了蜈蚣草中活性成分组成，发现其活性成分通过调节肠道菌群、抗氧化系统及免疫通路发挥双向免疫调节作用，同时还解析了蜈蚣草代谢物对土壤砷污染的响应机制。研究结果为开发兼具生态修复与药用价值的蜈蚣草资源提供了理论基础，也为植物适应性进化研究提供了新视角。研究创新性地将多组学技术与动物实验相结合，揭示了植物次生代谢物与环境因子、免疫调节的复杂互作网络，为后续研究提供了重要参考。 |
| 学科主题 | 环境科学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 218 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/217223]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 曾伟斌. 蜈蚣草生物活性成分的筛选及应用探索[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2025. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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