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科學(xué)研究

我校周友平教授團(tuán)隊在高等植物木質(zhì)素結(jié)構(gòu)單元特定位點(diǎn)自然豐度氧同位素組成研究中取得突破

2021-05-26 18:27 文、圖/化工學(xué)院 朱震宇 點(diǎn)擊:[]

我校化學(xué)與化工學(xué)院周友平教授領(lǐng)導(dǎo)的天然產(chǎn)物穩(wěn)定同位素組學(xué)(ICB: Isotopomics in Chemical Biology)團(tuán)隊,通過近3年的努力,率先開發(fā)出高等植物中木質(zhì)素結(jié)構(gòu)單元特定位點(diǎn)自然豐度氧同位素組成(PSIC-O:position-specific oxygen isotope composition)測定新方法。近日,相關(guān)成果在Analytica Chimica Acta發(fā)表,博士生王穎和青年教師朱震宇為論文的共同第一作者,陜西科技大學(xué)為第一單位和唯一通訊單位,自然資源部第三海洋研究所為論文參與單位。

PSIC-O可作為植物生長環(huán)境、代謝和氣候信息的集成載體,記錄了大氣氧、水源氧的來源和生化合成信息。然而,木質(zhì)素結(jié)構(gòu)的高度復(fù)雜性對可靠提取PSIC-O信號形成巨大挑戰(zhàn),世界上目前尚無類似工作的報道。針對木質(zhì)素結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,ICB團(tuán)隊利用活性炭負(fù)載碳化鎢(W2C/AC)作為催化劑,在無氧環(huán)境下通過高選擇性氫化解聚,獲得側(cè)鏈不含O,而苯環(huán)上O未受影響的木質(zhì)素結(jié)構(gòu)單元(圖一),并配合氣相-高溫裂解-同位素比質(zhì)譜儀聯(lián)用儀(GC/Py/IRMS)同時測定不同結(jié)構(gòu)單元的氧同位素組成?;贖,G和S型結(jié)構(gòu)單元之間的生物合成聯(lián)系,利用同位素質(zhì)量平衡計算獲得PSIC-O(圖二)。利用該方法研究野外成長植物木質(zhì)素,發(fā)現(xiàn)在禾本植物中木質(zhì)素結(jié)構(gòu)單元氧同位素值的順序為:d18OH>d18OG>d18OS,而木本植物中的氧同位素順序恰好與之相反。這種禾本和木本之間的差異可能與攜帶葉片水分18O富集信號的L-絡(luò)氨酸,和攜帶分子O2同位素信息的L-苯丙氨酸兩種前驅(qū)體對木質(zhì)素合成相對貢獻(xiàn)有關(guān)。

該工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃“戰(zhàn)略性國際科技創(chuàng)新合作”(2018YFE0206400)、國家自然科學(xué)基金面上項目(41973072、41773032、32071507)等項目的支持。

圖一 蘆葦莖木質(zhì)素解聚結(jié)果譜圖

圖二 木質(zhì)素特定位點(diǎn)氧原子同位素測定(PSIA)實(shí)現(xiàn)路徑

論文詳細(xì)信息:Ying WANG, Zhenyu ZHU, Yu XIA, Muyang ZHONG, Ran MA, Yu ZHAO, Qing MIAO, Bo WANG, Yi MA, Xijie YIN, Youping ZHOU,Accessing the Position-Specific18O/16O ratios of Lignin Monomeric Units from Higher Plants with Highly Selective Hydrogenolysis followed by GC/Py/IRMS Analysis,Analytica Chimica Acta,2021(https://doi.org/10.1016/j.aca.2021.338667

(核稿:邵亮 編輯:郭姍姍 學(xué)生編輯:韓佳蓉)

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