光影响茅苍术倍半萜类挥发油生物合成的机理研究

发布时间：2020-04-08 04:46

【摘要】：中药材人工栽培环境与野生自然环境存在差异,部分林下、林缘药材被置于露地集约栽培,导致出现药材成分不达标等问题,茅苍术是典型代表。前期研究表明茅苍术倍半萜类挥发油易受光照影响,但其影响机理不清楚。本文通过设置不同光照强度(CK、80%、60%、40%、20%、7%)和不同光质(CK,红光,蓝光,红蓝(9:1),红蓝(6:1),红蓝(3:1))实验,研究不同光强和光质下茅苍术生长曲线和倍半萜类挥发油积累动态规律,色素含量、光合参数、抗氧化酶活性、激素、等生理生化指标的变化以及倍半萜合成关键酶基因表达。主要研究结果如下:不同光照处理下茅苍术生物量及挥发油积累主要是在膨大期。其中红蓝(9:1)组膨大期及成熟期茅苍术的根茎生物量(23.18 g、28.38g)及4种挥发油成分(苍术素、苍术酮、苍术醇和β-桉叶醇)总量(3.74%、5.17%)最高;其次是红蓝(6:1)组,生物量18.32 g、25.15g。4种挥发油总量2.97%、3.79%。蓝光组拥有最低的生物量及挥发油含量。光强组中80%光强处理下的茅苍术生物量(14.52g、46.35g、59.56g)及挥发油含量(5.38%、6.95%、8.27%)整个生长期都显著高于对照组,且随着光强的削弱,生物量及挥发油含量逐渐降低。但是40%光强组的茅苍术挥发油在膨大期及成熟期含量要略高于60%光强组。红蓝(9:1)光照条件下净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO_2浓度等光合参数均高于其他处理组,且大部分具有显著性差异。红蓝(9:1)组的Chl(a+b),Car含量最高,且Chla/b比率也最高,随着红光比例的下降,光合色素相关指标也随之降低,蓝光组的色素含量最低。光强组中80%光强组的光合参数指标显著高于对照组,而Chl(a+b),Car含量最低,随着光照强度的降低,茅苍术Chl(a+b),Car含量也逐渐降低,但80%光强组的Chla/b比率最高。不同光照处理对茅苍术叶片的抗氧化酶活性影响明显。不同光质处理组下超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、还原型谷胱甘肽(GSH)、还原型抗坏血酸(AsA)和过氧化氢酶(CAT)等抗氧化酶活性均高于空白组,且大部分具有显著性差异;红蓝(9:1)光照下丙二醛(MDA)含量显著低于空白组。不同光强组中80%光强组的抗氧化酶活性较对照组显著降低,且随着光强的降低,酶活逐渐升高,其中60%光强组与对照组无显著差异。红蓝(9:1)处理组下茅苍术根茎叶的茉莉酸(JA)、水杨酸(SA)、脱落酸(ABA)、赤霉素(GA3)的等激素含量较较对照组显著升高,蓝光组的激素含量最低。光强组中80%光强组茅苍术根茎叶的激素含量较对照组显著提升,且随着光强的削弱,植物激素含量逐渐降低,其中40%光强组茅苍术根部激素含量要略高于60%光强组。红蓝(9:1)处理组茅苍术倍半萜合成途径上关键酶基因DXR、HMGR、FPPS、TPS表达量显著高于对照组,蓝光组相关酶基因表达量最低。80%光强组的关键酶基因表达也显著高于对照组,且光强越低,表达量越低。其中40%光强组的关键酶基因表达量略高于60%光强组。以上结果表明,红蓝(9:1)光照条件以及80%光强处理最适合茅苍术生物量及次生代谢物的积累。
【图文】：

图 1-1 植物倍半萜生物合成途径及相关酶Fig.1-1 Plant sesquiterpene biosynthesis pathway and related enzymes代谢产物生物合成调控机理的研究方法和思路体内次生代谢物质的生物合成受到细胞内部和外界因素的严格调控比初生代谢更复杂，并且更易受外界因素影响。而环境因素等作为直接参与细胞内的次生代谢过程，环境的变化首先影响植物的生理，，如光合作用（光合色素：叶绿素 a、叶绿素 b、类胡萝卜素等、光导度、蒸腾速率和水分利用效率等）、抗氧化酶系统（超氧化物歧化酶、非特异性过氧化物酶 、谷胱甘肽还原酶（GR）、谷胱甘肽过氧

11图 1-2 光照影响茅苍术倍半萜类挥发油生物合成的机理研究技术路线图Fig. 1-2 Effects of different light on the mechanism of the biosynthesis of sesquiterpenevolatile oil from Atractylodes lancea
【学位授予单位】：广东药科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S567.239

【参考文献】

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本文编号：2618910