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教学科研
我校周友平教授团队在植物糖分子内氧同位素组成研究中取得重要进展
来源:文、图/化工学院 马然点击次数:时间:20-05-09 17:45:01

我校化学与化工学院周友平教授领导的天然产物稳定同位素组学(Isotopomics in Chemical Biology)团队,通过近4年的努力,率先开发出葡萄糖分子内全部5个氧原子的自然丰度18O/16O测定新方法,相关成果在自然指数期刊Analytical Chemistry上发表,青年教师马然为论文的第一作者,课题组19级博士生赵雨为论文的第二作者(Maet al., 2020; Anal. Chem.,https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.analchem.9b05314;Maet al., 2018; Anal. Chem., 90, 10293-10301;),自然资源部第三海洋研究所为论文的参与单位。

植物来源葡萄糖分子内氧同位素组成(18O/16O)是植物光合、代谢、生理及环境信息的忠实记录者,测定分子内氧同位素组成却是一个巨大的技术挑战。周友平教授领导的天然产物稳定同位素组学团队发展了合成有机化学(图1)、气相色谱/热解/同位素比质谱学(GC/Py/IRMS)和化学动力学计算相结合的方法,首次证实C4来源植物淀粉中葡萄糖分子内氧同位素分布非均一性(图2)。研究结果表明O-2相对分子平均值稍微富集18O,O-3相对富集而O-4和O-6相对贫化。O-6的相对贫化推测与叶片光合作用过程中RuBP(1.5-二磷酸核酮糖)中C-5上氧原子与叶片中蒸发富集水交换的可能性最小有关,据此推测,O-6最有可能记录根部水源的信号。

该研究成果将有助于完善树轮纤维素氧同位素分馏机理,为破解糖植物分子内氧同位素记录的代谢、生理及环境与气候信息打开一扇技术大门。

获得单个位置氧同位素组成的策略和合成化学途径

C4来源植物淀粉葡萄糖单元分子内氧同位素分布模式

本研究工作获得国家自然科学基金面上项目[41773032和41973072]资助。

论文信息:

(1)Ma, R.; Zhao, Y.; Liu, L.; Zhu, Z.; Wang, B.; Wang, Y.; Yin, X.; Su, J.; Zhou, Y., Novel Position-Specific18O/16O Measurement of Carbohydrates. II. The Complete Intramolecular18O/16O Profile of the Glucose Unit in a Starch of C4 Origin.Analytical Chemistry2020, 10.1021/acs.analchem.9b05314.

(2)Ma, R.; Zhu, Z.; Wang, B.; Zhao, Y.; Yin, X.; Lu, F.; Wang, Y.; Su, J.; Hocart, C. H.; Zhou, Y., Novel Position-Specific18O/16O Measurement of Carbohydrates. I. O-3 of Glucose and Confirmation of18O/16O Heterogeneity at Natural Abundance Levels in Glucose from Starch in a C4 Plant.Analytical Chemistry2018,90(17), 10293-10301.

(终审:杜杨 核稿:邵亮 编辑:刘倩)

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