[发明专利]棉花纤维中苯丙烷类结构单体的检测方法

说明书

一、技术领域

本发明属于生化分析领域，涉及了一种棉花纤维成分分析方法，具体为一种用于棉花纤维中苯丙烷类结构单体的检测方法。

二、背景技术

苯丙烷类化合物是与碳循环有关的最主要的次生代谢产物之一。植物细胞壁的苯丙烷类化合物是细胞壁的组成成分，在细胞壁中起着相互交联作用(Wallace et al.，1994)。构成植物细胞壁的苯丙烷类化合物包括两大聚合类物质，一类是木质素，另一类是低分子量的羟基酸。其中木质素与纤维素和半纤维素构成植物骨架。苯丙烷类化合物在植物细胞壁中的淀积可降低细胞壁扩张的弹性和导致细胞壁停止生长。当植物细胞壁受到来自化学和生物的侵袭时，苯丙烷类化合物能够保护纤维素纤维，并能影响细胞壁的机械强度、生长、形态建成，可以抵御来自生物和非生物的破坏(Lewis et al.，1990；Wallace et al.，1994；Boerjan et al.，2003；Bhuiyan et al.，2009；Fan et al.，2006；Lemcoff et al.，2006)。

苯丙烷类化合物是由苯基丙烷类结构单元通过碳-碳键和醚键连接而成三维高分子化合物。苯丙烷类化合物有三种木质醇单体：松柏醇(conifery alcohol)、芥子醇(sinapyl alcohol)和对-香豆醇(coumary alcohol)以多种不同化学键连接构成。其中松柏醇脱氢聚合为愈创木基丙烷结构单元(guaiacyl units，G)，芥子醇则脱氢聚合为紫丁香基丙烷结构单元(syringyl units，S)，对-香豆醇可进一步脱氢聚合为对羟基苯基结构单元(p-hydroxyphenyl units，H)。这些木质醇是羟基化与甲基化程度不同的苯丙烷衍生物。其中H结构单元不含甲氧基；G结构单元在3羟基位置具有一个甲氧基基团，C-5位置可以与其他单体形成较为稳定的C-C连接；而S结构单元在3、5两个羟基上具有两个甲氧基基团(Zubieta et al.，2002)，无游离的C-5。木质醇的生物合成是以苯丙氨酸开始，经过羟基化、甲基化、连接和还原反应，最终生成三种木质醇。这些木质醇经过复杂的生物反应、生物化学反应和化学反应而生成苯丙烷类结构单体，最后苯丙烷类结构单体相互联接形成苯丙烷类化合物聚合物(Vanholme et al.，2008)。由此可见，苯丙烷类结构单体影响着植物细胞壁中的苯丙烷类化合物聚合物的性质。

棉花纤维是单细胞结构，具有典型的次生壁结构。Gou等(Gou et al.，2007)研究证明苯丙烷代谢是棉花纤维中除糖代谢外的第二大代谢途径。Fan等(Fan et al.，2009)通过大量的实验从不同角度证明棉花纤维中除了含有纤维素外，还含有苯丙烷类化合物(包括木质素)。棉花纤维生化结构组分是棉花纤维物理品质形成的基础。作为棉花纤维中的第二大代谢途径的产物-苯丙烷类化合物对棉花纤维的细胞壁的性质、棉花纤维细胞的生长发育有着重要的影响。因此非常有必要对棉花纤维中存在的苯丙烷类化合物进行进一步的深入研究。

传统的苯丙烷类结构单体的分析方法主要有非降解法和降解法两种(Nimz et al.，1981；Chen et al.，1992；Rolando et al.，1992；Lu et al.，1997；Capanema et al.，2004；曹双瑜等，2012)，其中非降解法包括紫外光吸收光谱(UV)、红外光谱(IR)、核磁共振法(NMR)、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)等；降解法包括碱基硝基苯氧化法、高锰酸钾氧化法、酸解法、衍生化后的还原讲解反应(DFRC)等。这些方法主要用于木本等苯丙烷类化合物含量较高的植物材料中结构单体的分析。棉花纤维中纤维素含量高达90％以上，苯丙烷类化合物含量较低，加上苯丙烷类化合物与棉花纤维中纤维素、半纤维素结合紧密而难以提取，所以不能直接将这些方法用于棉花纤维中苯丙烷类结构单体含量的检测分析。目前还没有棉花纤维中苯丙烷类结构单体提取与检测方法的报道。棉花纤维苯丙烷类结构单体的研究滞后，影响了人们对棉花纤维中苯丙烷类化合物实质结构的认识进程。只有通过对棉花纤维中苯丙烷类结构单体的了解，才能对棉花纤维细胞壁的性质有进一步的认识，才能通过基因工程技术有目的地调控棉花纤维中苯丙烷代谢中的酶类或调节苯丙烷类结构单体合成途径，改变棉花纤维中苯丙烷类结构单体的组成与比率，从而达到改良棉花纤维品质的目的。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种适用于棉花纤维中苯丙烷类结构单体的检测分析方法。