泡桐花中含有丰富的次生代谢物质,具有抗菌、消炎、抗氧化、抗病毒和止咳平喘等药理作用。为了更好地开发利用泡桐资源,对不同泡桐花生物活性的综合评价显得尤为重要。本文以白花泡桐二倍体(Paulownia fortunei diploid,B2)、白花泡桐四倍体(Paulownia fortunei tetraploid,B4)、南方泡桐二倍体(Paulownia australis diploid,N2)、南方泡桐四倍体(Paulownia australis tetraploid,N4)、兰考泡桐四倍体(Paulownia elongate tetraploid,L4)、毛泡桐四倍体(Paulownia tomentosa tetraploid,M4)和豫杂一号泡桐(Paulownia tomentosa×Paulownia fortunei,YZ)花为研究对象,在对不同白花泡桐花的差异代谢物和差异基因表达分析的基础上,检测了不同泡桐花次级代谢物质黄酮的抗氧化、抗菌和抗增殖活性;建立了泡桐花黄酮的色谱指纹图谱,并筛选泡桐花黄酮的特征组分;利用MTT法、流式细胞术、克隆形成实验、Transwell实验、裸鼠皮下移植瘤模型、组学分析和western blot检测探究泡桐花黄酮特征组分的抗增殖作用和分子机制。研究结果如下:1、黄酮是白花泡桐花中代谢物的主要成分,也是白花泡桐二倍体(B2)和四倍体(B4)花中的主要差异代谢物。代谢组分析显示,黄酮在白花泡桐花的代谢物中含量最多(22.37%);黄酮差异代谢物在不同倍性白花泡桐花中占总差异代谢物(120种)的比例较大(25%)。差异代谢物和差异表达基因在“次生代谢物生物合成”和“类黄酮生物合成”的途径中显著富集。差异表达基因对酚酸类、黄酮类和萜类化合物的合成可能具有较大的促进作用。对不同泡桐花代谢物差异和表达基因差异的分析,增加Z-VAD-FMK了对其代谢物积累的差异及其分子机制的了解,也为泡桐花的主要次生代谢物黄酮类化合物研究的重要性和必要性提供科学依据。2、毛泡桐四倍体(M4)花中黄酮具有最高的抗氧化、抗菌和抗增殖的综合活性。不同泡桐花中含有丰富的酚类和黄酮物质,其中,两者在B2的花中含量最高;B2花黄酮具有最强的抗氧化活性;泡桐花黄酮抗氧化能力与总黄酮含量呈显著正相关;M4对五种供试菌种E.coli、S.aureus、B.subtilis、P.aeruginosa和T.rubrum均表现出最强的综合抑菌活性;M4对TFK-1、ECA1 09、OVCAR3、Hep G2和HCT 116细胞表现出更明显和更广泛的抗增殖作用,IC50值为119-207μg/m L之间;不同泡桐花黄酮抗氧化、抗菌和抗增殖生物活性的综合评价排序为:M4>B2>L4>B4>N4>YZ>N2。在不同泡桐的花中,毛泡桐四倍体具有较好的推广价值,在泡桐花的活性成分利用方面可以作为优选树种进行栽培和应用。3、首次建立了泡桐花黄酮HPLC指纹图谱,并发现野漆树苷和木犀草素为泡桐花黄酮的特征组分。成功建立的泡桐花黄酮HPLC指纹图谱中共有10个共有峰,指认了芦丁、野漆树苷、槲皮苷、槲皮素和木犀草素,占总黄酮含量的83.3%;主成分分析法发现贡献最大的2FG-4592个主成分的贡献率之和为81.0%;正交偏最小二乘法-判别分析(OPLS-DA)表明野漆树苷和木犀草素为泡桐花黄酮具有生物活性作用的特征组分。分子对接显示泡桐花黄酮特征组分抗菌、抗氧化和抗增殖作用的潜在靶点分别是青霉素结合蛋白3(PBP3)/DNA聚合酶、黄嘌呤氧化酶(XO)和丝氨酸/苏氨酸激酶(Akt)。泡桐花黄酮色谱指纹图谱的建立和特征组分分析,可为泡桐花黄酮的质量评价和活性成分的开发提供必要参考依据,并为新型抗氧化剂、抗菌剂和抗增殖剂的开发提供了理论基础。4、泡桐花木犀草素对胆管癌细胞的增殖具有显著的抑制作用。与野漆树苷相比,木犀草素对多种肿瘤细胞具有更明显更稳定的抑制能力,其中,对胆管癌细胞最为敏感。泡桐花木犀草素对体外培养的人胆管癌MZ-ch A-1和TFK-1细胞的增殖均具有明显的抑制作用,处理48 h时的IC50分别为59.4和48.9μmol/L。经泡桐花木犀草素处理后,在MZ-ch A-1和TFK-1细胞中,克隆形成率分别降低为27.09%和19.9%;细胞周期阻滞于G2/M期;细胞凋亡率增加,并出现了染色质凝结碎裂等凋亡典型特征;细胞划痕愈合率分别降低了43.84%和47.88%;发生细胞侵袭的数量分别降低至对照组的0.1%和2.5%。木犀草素显著抑制了裸鼠胆管癌移植瘤的生长,相对肿瘤体积抑制率为54.07%。木犀草素对胆管癌细胞的抗增殖作用的发现,可为泡桐花黄酮作为抗增殖药物的开发提供了实验依据和理论基础。5、泡桐花木犀草素对胆管癌细胞的抗增殖作用与Wnt/β-catenin信号通路的抑制有关。通过转录组和蛋白组测序研究泡桐花木犀草素对TFK-1细胞基因和蛋白表达的影响,共筛选到615个差异表达基因(DEGs)和612个差异表达蛋白(DAPs)。关联到的DEGs和DAPs显著富集于Wnt信号通路、p53信号通路和MAPK信号通路;木犀草素与Wnt信号通路中的关键分horizontal histopathology子β-catenin可以形成有效对接;木犀草素显著抑制了β-catenin向细胞核中的转移,并导致β-catenin的下游基因C-Myc和cyclin D 1在细胞核中的表达大大降低。木犀草素通过靶向抑制Wnt/β-catenin信号通路诱导胆管癌细胞凋亡的发现,可为泡桐花木犀草素及其衍生物作为潜在的抑制胆管癌的药物的开发奠定理论基础。因此,黄酮类化合物是白花泡桐中含量最多的代谢物。不同的泡桐花黄酮均具有一定的抗氧化、抗菌和抗增殖活性。毛泡桐四倍体具有最高的抗氧化、抗菌和抗增殖的综合活性。野漆树苷和木犀草素是泡桐花黄酮具有生物活性作用的药效物质基础。泡桐花木犀草素对胆管癌细胞的抗增殖作用与Wnt/β-catenin通路的抑制有关。本研究不仅可为泡桐花资源的生物活性评价提供参考,也为更好地开发利用泡桐资源,提高泡桐花原料的附加值,探索泡桐花中的黄酮类化合物在抗氧化、抗菌和抗增殖方面的应用提供科学的理论依据。