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干旱下丹参酚酸类化合物积累机制及其抗旱性研究

作 者: 刘晓蕾
导 师: 韩蕊莲
学 校: 西北农林科技大学
专 业: 植物学
关键词: 丹参 土壤水分 酚酸类次生代谢调控 有效成分含量 抗旱性
分类号: S567.53
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要


丹参(Salvia miltiorrhiza Bunge)为实验材料,通过盆栽人工控制土壤水分,在40 %θf、55 %θf和75 %θf的土壤水分条件下,研究其生理特性、苯丙烷代谢途径关键酶活性、总酚酸含量、水溶性有效成分含量变化,并探讨了以上指标随时间、空间的变化规律;从代谢途径着手,研究了干旱下丹参叶部酚酸类化合物的积累机制;揭示了根部水溶性酚酸类次生代谢物干旱下的积累规律;并利用不同浓度的丹参酚酸类有效成分原儿茶醛对水分胁迫下玉米幼苗进行外源处理,考察外源原儿茶醛预处理对玉米幼苗的生理影响,阐明了原儿茶醛的抗性作用,主要结论如下:1.丹参叶片随土壤干旱程度增加,相对含水量减小,水分饱和亏增大。四种保护酶活性存在差异。SOD活性在55%θf和75%θf下趋势相同,均呈先降低后升高的趋势,40%θf下完全相反,为先升高再逐渐降低;POD活性在三种水分下都呈先上升后下降的趋势;CAT活性在三种水分下变化规律基本相同,都呈先上升后下降又逐渐上升的趋势;APX活性与CAT活性整体走势完全相反,在整个测定期内活性大小均表现为55%θf>75%θf>40%θf。MDA含量变化趋势与POD相同,且MDA含量随干旱程度的增加而升高。可溶性蛋白含量在三种土壤水分下整体走势均为逐渐降低,且有不同程度回升表现;可溶性糖和脯氨酸含量变化趋势相似,三种水分下均呈先升高再降低之后趋于平缓,且随干旱胁迫程度增加,丹参叶片的可溶性糖和脯氨酸含量不断增加。2.土壤适度干旱(40%θf-55%θf)可提高丹参叶片TAT活性。55%θf水分控制下可极显著提高丹参叶片总酚酸含量的积累,8月开始丹参叶片进入总酚酸含量大量积累期,10月后酚酸积累量较高。三种土壤水分下PAL和C4H活性与总酚酸含量的积累均呈正相关关系,PAL和C4H对于总酚酸积累的调控程度与丹参植株所处的土壤水分环境有一定关联,土壤水分为40%θf时调控力度最大,75%θf次之,55%θf最小。由此得出干旱下丹参酚酸类化合物积累机制:土壤干旱时,丹参体内会启动水溶性代谢途径关键酶系统,调节PAL、C4H酶活性发生改变,从而调控酚酸类物质的积累。PAL和C4H酶活性存在着相互伴随的现象,PAL在逆境下优先启动,两者相互伴随,协同作用。3.六月底是丹参根部获得水溶性成分较佳的时期,进入九月是水溶性成分积累的又一小高峰,大田生产中,可根据需要适时采收。较干旱的土壤生长环境能够促使丹参素和咖啡酸的积累,较湿润的土壤环境则能够促使迷迭香酸和丹酚酸B大量积累。在整个生育期内,中度干旱(55%θf)利于咖啡酸的积累,土壤湿润(75%θf)利于迷迭香酸积累,而丹参素和丹酚酸B在9月之前,土壤水分含量则分别应控制在55%θf和75%θf较好,9月之后,均应控制在40%θf较好。四种丹参水溶性有效成分含量最大化的需水能力为:迷迭香酸>丹酚酸B>咖啡酸>丹参素。4.原儿茶醛能够提高玉米幼苗的抗氧化能力,减少水分胁迫诱导的活性氧自由基积累,缓解膜脂过氧化,有效增强植株抗水分胁迫的能力。原儿茶醛在0.5μg·ml-1-25μg·ml-1浓度范围内,水分胁迫缓解程度与浓度大小基本呈正相关,25μg·ml-1处理下改善胁迫能力相对较强。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第一章 文献综述  12-23
  1.1 选题目的及意义  12-13
  1.2 植物抗旱性研究进展  13-16
    1.2.1 干旱胁迫对对植物生长的影响  13-14
    1.2.2 干旱胁迫对水分代谢的影响  14
    1.2.3 干旱胁迫对丙二醛和保护酶系统的影响  14-15
    1.2.4 干旱胁迫对植物渗透调节物质  15-16
      1.2.4.1 可溶性蛋白质  15
      1.2.4.2 可溶性糖  15-16
      1.2.4.3 脯氨酸  16
  1.3 丹参次生代谢物的研究进展  16-21
    1.3.1 丹参次生代谢物的种类  17
      1.3.1.1 脂溶性成分  17
      1.3.1.2 水溶性成分  17
    1.3.2 丹参次生代谢物的代谢途径及其关键酶  17-19
      1.3.2.1 脂溶性丹参酮类化合物  17-18
      1.3.2.2 水溶性酚酸类化合物  18-19
    1.3.3 培养环境变化对次生代谢物的影响  19-21
      1.3.3.1 外界环境变化对药用植物次生代谢物的影响  19-20
      1.3.3.2 外界环境变化对丹参次生代谢物积累的影响  20
      1.3.3.3 诱导作用对丹参次生代谢物积累的影响  20-21
  1.4 丹参水溶性成分抗氧化活性研究进展  21-23
第二章 不同土壤水分对丹参生理特性的影响  23-37
  2.1 引言  23
  2.2 材料和方法  23-25
    2.2.1 实验材料  23
    2.2.2 试验设计  23
    2.2.3 项目测定与方法  23-24
    2.2.4 测定指标及方法  24
    2.2.5 数据处理方法  24-25
  2.3 结果与分析  25-35
    2.3.1 不同土壤水分对丹参叶片相对含水量和水分亏缺度的影响  25-27
    2.3.2 不同土壤水分对丹参叶片 SOD 活性的影响  27
    2.3.3 不同土壤水分下丹参叶片 POD 活性的变化  27-28
    2.3.4 不同土壤水分下丹参叶片 CAT 活性的变化  28-29
    2.3.5 不同土壤水分下丹参叶片 APX 活性的变化  29-30
    2.3.6 不同土壤水分对丹参叶片 MDA 含量的影响  30-31
    2.3.7 不同土壤水分对丹参叶片可溶性蛋白含量的影响  31-33
    2.3.8 不同土壤水分对丹参叶片可溶性糖含量的影响  33
    2.3.9 不同土壤水分对丹参叶片游离脯氨酸含量的影响  33-35
  2.4 讨论  35-37
第三章 不同土壤水分对丹参地上部分次生代谢调控的影响  37-44
  3.1 引言  37
  3.2 材料和方法  37-39
    3.2.1 实验材料  37
    3.2.2 实验方法  37-39
      3.2.2.1 叶片代谢途径关键酶  37-38
      3.2.2.2 叶片总酚酸含量测定  38-39
    3.2.3 数据统计及分析方法  39
  3.3 结果与分析  39-42
    3.3.1 不同土壤水分对丹参叶片酚酸类代谢途径关键酶的影响  39-40
    3.3.2 不同土壤水分对丹参叶片总酚酸含量的影响  40-41
    3.3.3 丹参生长过程中三种水分下 PAL、C4H 活性变化与总酚酸含量变化的相关性分析  41-42
  3.4 讨论  42-44
第四章 不同土壤水分对丹参地下部分有效成分的影响  44-51
  4.1 引言  44
  4.2 材料和方法  44-45
    4.2.1 实验材料  44
    4.2.2 实验设计  44
    4.2.3 实验方法  44-45
      4.2.3.1 实验所需试剂  44
      4.2.3.2 实验仪器  44-45
      4.2.3.3 色谱条件  45
      4.2.3.4 线性关系考察  45
    4.2.4 供试品溶液的制备  45
    4.2.5 数据处理方法  45
  4.3 结果与分析  45-50
    4.3.1 不同土壤水分对丹参根部有效成分丹参素含量的影响  46
    4.3.2 不同土壤水分对丹参根部有效成分咖啡酸的影响  46-47
    4.3.3 不同土壤水分对丹参有效成分迷迭香酸的影响  47-48
    4.3.4 不同土壤水分对丹参有效成分丹酚酸B 的影响  48-50
  4.4 讨论  50-51
第五章 水分胁迫下玉米幼苗对外源原儿茶醛的生理响应  51-59
  5.1 引言  51
  5.2 材料和方法  51-52
    5.2.1 实验材料  51-52
    5.2.2 试验设计  52
    5.2.3 项目测定及方法  52
    5.2.4 数据处理方法  52
  5.3 结果与分析  52-56
    5.3.1 原儿茶醛对水分胁迫下玉米幼苗相对含水量的影响  52-53
    5.3.2 原儿茶醛对水分胁迫下玉米幼苗活性氧代谢系统的影响  53-54
      5.3.2.1 原儿茶醛对水分胁迫下玉米幼苗细胞膜透性和丙二醛含量的影响  53-54
      5.3.2.2 原儿茶醛对水分胁迫下玉米幼苗超氧阴离子自由基的影响  54
    5.3.3 原儿茶醛对水分胁迫下玉米幼苗抗氧化酶活性的影响  54-55
    5.3.4 原儿茶醛对水分胁迫下玉米幼苗渗透调节物含量的影响  55-56
  5.4 讨论  56-59
    5.4.1 原儿茶醛对水分胁迫下玉米幼苗相对含水量的影响  56
    5.4.2 原儿茶醛对水分胁迫下玉米幼苗活性氧代谢及抗氧化酶的影响  56-57
    5.4.3 原儿茶醛对水分胁迫下玉米幼苗渗透调节物含量的影响  57-59
第六章 结论  59-62
  6.1 丹参生理特性  59-60
  6.2 丹参地上叶部次生代谢调控规律及机制  60
  6.3 丹参地下根部有效成分  60-61
  6.4 丹参水溶性成分原儿茶醛的抗逆性作用  61-62
参考文献  62-69
致谢  69-70
作者简介  70

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