青蒿素是从中药青蒿，学名黄花蒿(Artemisia annua L.)植物地上部分分离出的抗疟疾有效单体，为一种倍半萜内酯类化合物，其生物合成途径属于植物类异戊二烯代谢途径。青蒿素生物合成途径及其调控机制仍不完全清楚，本论文采用GC-MS和GCxGC-TOFMS方法对青蒿萜类代谢物谱进行检测，用多维统计学方法对检测结果进行整理和比较分析，研究青蒿素生物合成及其与青蒿中其他萜类代谢的关系，取得了以下结果：　　 一、通过GC×GC-TOFMS方法对青蒿挥发油成分进行分析，共鉴定出303种组分。其中挥发油中相对百分含量大于1％的10种组分中有9种为萜类化合物，含量接近总挥发油的50％。在相对百分含量大于0.1％的49种成分中，有30种萜类化合物。有27种相对百分含量大于0.1％的成分首次在青蒿挥发油中报道，其中包括10种萜类化合物。　　 二、利用GC-MS方法分析了青蒿001和SP18两个青蒿素高产株系不同生长时期萜类代谢物谱，结果表明：青蒿中萜类化合物在不同时期合成和积累是动态变化的，萜类化合物的种类和数量在营养生长期随生长时间的延长而提高，在营养生长后期和现蕾前期达到最高水平，进入生殖生长后随生长时间的延长而迅速降低。通过多维统计PLS-DA(Partial Leasted Square Discriminant Analysis)分析，确定001中有17个化合物的含量在不同生长时期有明显变化，其中15个为萜类化合物。SP18中有18个化合物的含量在不同生长时期有明显变化，其中16个为萜类化合物。青蒿素，青蒿酸，二氢青蒿酸，青蒿素B都是含量变化明显的标记物。其中青蒿酸和二氢青蒿酸含量在营养生长后期达到最高水平，进入生殖生长后迅速下降，而青蒿素和青蒿素B在整个检测时期含量变化相对较小，在营养生长时期含量已经较高，在现蕾前期含量稍有上升，进入现蕾期后有所下降，本研究确定现蕾前期为代谢物谱分析最佳取样时期，并为药材采收提供指导。　　 三、不同基因型青蒿代谢物谱研究表明，青蒿素高产株系SP18和001代谢物表现出一定的差异，通过多维统计PLS-DA分析，共找出了22种在两种基因型中差异明显的化合物，其中包括倍半萜化合物12种，单萜化合物3种，三萜化合物4种。SP18特征化合物为樟脑和两个未鉴定倍半萜化合物，而001特征化合物是龙脑和β-法呢烯。另外两种基因型中青蒿素及相关前体化合物的积累模式差异明显，SP18中二氢青蒿酸和青蒿素含量高，而青蒿酸和青蒿素B含量极低；001中二氢青蒿酸和青蒿素含量相对SP18要低，但青蒿素B和青蒿酸含量比SP18要高。该结果表明在青蒿素高产株系中，青蒿素含量与二氢青蒿酸的含量呈正相关，结合Brown等的活体标记研究结果分析，从二氢青蒿酸到青蒿素的转化可能是青蒿素合成的限速步骤。　　 四、利用GC×GC-TOFMS方法对转基因青蒿萜类代谢物谱进行了分析，共对200个左右化合物峰进行PLS-DA和OSC-PLS(Orthogonal SignalCorrection-Partial leasted Square)多维统计分析，结果表明：青蒿萜类代谢物谱在外源基因转入后发生显著变化，与对照株系相比均呈现显著差异。其中过量表达Amorpha-4，11-diene合酶基因(ads)株系中青蒿素及相关化合物变化最明显，而过量表达FPP合酶基因(fps)株系中青蒿素及相关化合物变化相对较小，在受到调控而成为差异标记物的化合物中，70％是倍半萜类化合物。　　 五、考察了外源茉莉酸甲酯对青蒿素生物合成的影响，结果表明：300μM外源茉莉酸甲酯能提高青蒿素含量，在处理后第8天青蒿素含量提高38％。青蒿萜类代谢物谱研究表明，茉莉酸甲酯不仅可以诱导青蒿中青蒿素的合成，还能诱导很多化合物，特别是倍半萜和三萜类的合成。OSC-PLS分析结果找出了9个处理后含量明显提高的标记物，其中6个倍半萜化合物，3个三萜化合物。标记物鲨烯含量提高了67％，另一个未鉴定出结构的倍半萜提高了60％，这些化合物可能与青蒿素有着类似的调控机制，而外源喷洒茉莉酸甲酯可以作为提高青蒿素产量的有效途径之一。