《天然黃酮類化合物的抑藻活性、構效關係及其機制研究》是依託浙江大學，由肖溪擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：天然黃酮類化合物的抑藻活性、構效關係及其機制研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：肖溪
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近年來，水體富營養化日益加劇、有害藻華頻發，利用植物化感物質控藻的化學生態學方法已引起廣泛關注。天然黃酮類化合物資源豐富且易於提取，有望成為藻類防治領域的明星物質，但目前其抑藻活性構效關係及微觀機制還不清楚。本項目擬選取微囊藻和浮絲藻為研究對象，揭示黃酮、黃酮醇、二氫黃酮和二氫黃酮醇等系列天然黃酮類化合物抑制有害藻類生長的規律，藉助2D-QSAR、HQSAR、3D-QSAR等定量構效關係理論工具，系統研究黃酮天然分子抑藻活性與其分子結構之間的關係，利用流式細胞儀、浮游植物螢光儀、蛋白質互作儀等先進生物分析儀器，結合多重螢光染色、RT-PCR、TUNEL檢測等現代分子生物學技術，從黃酮脅迫下藻細胞生理活性變化、抗逆形態、相互作用過程和黃酮誘導藻細胞產生類凋亡等方面，闡明植物天然產物黃酮類化合物抑藻的微觀作用機制，為以天然黃酮為先導的高效新型抑藻劑開發和水體富營養化污染控制提供理論依據。
結題摘要
本項目以水華優勢藻種銅綠微囊藻（Microcystis aeruginosa）為研究對象，揭示了系列天然黃酮類化合物抑制有害藻類生長的規律，藉助 2D-QSAR和3D-QSAR 定量構效關係理論工具，系統研究了黃酮天然分子抑藻活性與其分子結構之間的關係；利用流式細胞儀、浮游植物螢光儀等先進生物分析儀器，從黃酮脅迫下藻細胞光合作用和細胞膜系統的動態變化情況，闡明植物天然產物黃酮類化合物抑藻的微觀作用機制；通過微球化緩釋技術開發了黃酮仿生化感抑藻劑，為以天然產物為先導的高效新型黃酮類抑藻開發提供技術指導。取得的主要研究成果包括：（1）系統研究了植物天然產物來源的系列黃酮類化合物抑制有害藻類生長的規律，發現5,4' -二羥基黃酮、山奈酚和木犀草素具有較強的抑藻活性；初步揭示了羥基數目對抑藻效果的影響規律。（2）在化感物質抑藻活性研究中創新性地引入定量構效關係手段，構建了噻唑烷二酮類化合物抑藻活性2D-QSAR模型並總結了其建模策略；進而對上述系列植物天然黃酮的抑藻活性進行QSAR分析，發現黃酮分子的極性越大、通透性越高以及疏水性越佳，其抑藻活性越高。（3）對天然黃酮化合物的抑藻活性進行3D-QSAR模型分析（CoMFA模型和CoMSIA模型），發現黃酮分子3位親水基團、A環5位帶負電氫鍵供體基團、B環4'位親水性氫鍵供體基團以及3'、4'位帶負電的基團取代有利於其抑藻活性的增加，反之，在A環6、7位引入帶負電且為氫鍵供體基團或在B環2'、3'、5'和6'位引入氫鍵供體基團不利於黃酮化合物的抑藻活性。（4）研究了三種典型黃酮化合物5,4'-二羥基黃酮、芹菜素、木犀草素對銅綠微囊藻的細胞膜系統和光合作用的影響，發現木犀草素主要是通過中斷光合系統II反應中心的電子傳遞，但5,4'-二羥基黃酮和芹菜素主要是影響藻細胞的形態和細胞膜系統，而三者均對銅綠微囊藻造成一定的氧化脅迫。（5）用醫藥微球化技術製備得到黃酮仿生抑藻劑，模擬了植物天然化感抑藻作用能持續緩慢地向水體中釋放黃酮物質，較直接投加黃酮物質方式更為合理、可控。
