半夏光合生理特性及总生物碱对增强UV-B的响应

为研究增强UV-B对半夏的光合作用、氮代谢、有效成分质量分数的调控作用,以半夏为实验材料,测定CK(自然光),LU(0.10W/m2),MU(0.20W/m2),HU(0.30W/m2)4种不同UV-B处理强度下半夏叶片光合色素、叶绿素荧光参数、氮代谢关键酶活性、可溶性蛋白质量分数、苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性以及半夏块茎中总生物碱质量分数.结果表明:与对照组(CK)比较,HU胁迫处理下,半夏叶片中光合色素、原初光能转化效率(Fv/Fm)、实际光合效率(Yield)、光化学猝灭系数(qP)、电子传递效率(ETR)、谷氨酰胺合成酶(GS)及谷氨酸合成酶(GOGAT)活性、可溶性蛋白质量分数显著降低,初始荧光(F0)、非光化学猝灭系数(qN)、PAL酶活性显著上升;半夏块茎中总生物碱质量分数HU组略有增加,而MU组显著减少.可见,高强度UV-B辐射处理下半夏块茎中总生物碱质量分数略有增加,但是显著抑制半夏叶片光合作用及氮代谢过程,MU处理不利于半夏块茎中总生物碱的积累.为利于半夏叶片光合作用、氮代谢,同时考虑块茎中生物碱质量分数,半夏人工栽培应选择UV-B强度较弱的环境.

外源甜菜碱处理对干旱胁迫下半夏氮代谢及相关酶活性的影响

为探讨喷施外源甜菜碱溶液对干旱胁迫下半夏体内相关次生代谢产物及氮代谢相关酶活性的影响,采用盆栽控水法研究了外源甜菜碱对D（干旱处理,含水量35%±2%）、D20（干旱处理并加喷20mmol/L的甜菜碱）、D40（干旱处理并加喷40mmol/L的甜菜碱）各处理组半夏体内谷氨酸合酶（GOGAT）活性、谷氨酰胺合成酶（GS）活性、谷氨酸脱氢酶（GDH）活性、硝态氮、可溶性蛋白、总生物碱、鸟苷和腺苷含量的变化规律。结果表明随着干旱胁迫时间的增加,D40中GOGAT活性及GS活性降低幅度均小于D、D20,GDH活性呈先升高后降低的趋势,对照组（CK组,含水量75%±2%）变化不明显。在处理第9-27天时,D40与D20相比,总生物碱含量分别提高了6.3%,10.3%,12.3%,差异显著。腺苷和鸟苷含量随时间增加呈上升趋势,且D40含量均高于D20,CK组含量最高,腺苷在第27天时有降低趋势。在第27天时,D40可溶性蛋白含量分别比D、D20提高了7.3%和3.1%。表明40mmol/L的外源甜菜碱溶液能提高干旱胁迫条件下氮代谢相关酶的活性,从而加快无机氮的同化,有利于促进次生代谢物质的积累,同时也增强了半夏抵御干旱胁迫的能力。

外源NO对半夏组培苗次生代谢的调控

为了探究外源NO对半夏体内次生代谢的调控机制,以半夏组培苗为材料,研究在喷洒不同浓度SNP(NO供体)后体内苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性、谷氨酸合酶(GOGAT)活性、谷草转氨酶(GOT)活性、总生物碱质量分数和鸟苷质量分数的变化和规律.结果表明:不同浓度SNP均能提高半夏组培苗体内苯丙氨酸解氨酶(PAL)、谷氨酸合酶(GOGAT)、谷草转氨酶(GOT)活性,增加次生代谢产物总生物碱和鸟苷质量分数.其中,1mmol/L SNP处理组在第24天时效果最好,总生物碱及鸟苷质量分数分别比对照增加了66.1%,188.3%.外源NO可能通过提高半夏组培苗体内PAL,GOGAT,GOT活性,加速无机氮的同化及转化效率,提供更多的代谢前体物以促进总生物碱及鸟苷积累.

黄连同工酶及相关逆境指标对UV-B的响应研究

目的:探讨UV-B辐射胁迫下黄连的抗逆生理机制,为黄连栽培及提高黄连品质提供参考依据。方法:通过设置UV-B辐射时间及不同强度梯度,运用聚丙烯酰胺垂直板电泳技术,对各处理组的黄连同工酶及相关逆境指标进行了分析。结果:UV-B辐射3 h后,SOD1(Rf=0.125)、SOD2(Rf=0.312)、CAT1(Rf=0.428)、POD3(Rf=0.290)、POD4(Rf=0.636)谱带被先后诱导,随着UV-B辐射时间的增长,这些谱带开始丢失或减弱,尤其处于重度UV-B胁迫下,CAT1(Rf=0.428)、POD3(Rf=0.290)谱带会提前丢失;此外,UV-B辐射使得叶片中MDA、可溶性糖、脯氨酸含量显著高于对照组,但UV-B辐射7 h后,除UL组脯氨酸上升外,各组MDA、可溶性糖、脯氨酸含量开始有所下降,可溶性蛋白谱带数增多。结论:短时间的UV-B辐射会诱导黄连增加抗氧化酶同工酶的表达量及谱带数,积累可溶性糖、可溶性蛋白等抗性物质来提高自身抗性能力,UV-B辐射持续7 h后,黄连自身调节系统被破坏,代谢开始紊乱,同工酶谱带开始丢失及减弱,可溶性蛋白条带增多变宽。

增强UV-B对黄连代谢及小檗碱含量的影响

目的:测定黄连根中小檗碱含量对不同UV-B辐射强度的响应,为提高黄连小檗碱含量提供理论参考。方法:实验设置了CK(自然光),UL(0.05 W.m-2),UM(0.10 W.m-2),UH(0.20 W.m-2)4个处理组,探讨UV-B辐射下初生代谢中光合特性、PPP途径和次生代谢中酪氨酸酶及黄连根中的小檗碱含量的变化特性。结果:在UH辐射胁迫下,黄连叶片中光合色素、PSII非光化学猝灭系数(qN),初始荧光(Fo),电子传递速率(ETR)以及6-磷酸葡萄糖脱氢酶活性、根中小檗碱含量均较其他组低。而处于UM辐射下的黄连,光合作用能力、PPP途径、酪氨酸酶活性以及小檗碱含量均高于对照组,产生了胁迫应激反应来抵御适度的UV-B辐射。结论:黄连处于UM辐射时,通过增强光合作用及PPP途径,能提供较多的次生代谢物前体物及次生代谢物所必需的NADPH,进而小檗碱的含量也相应提高,为黄连栽培种植中提高小檗碱含量提供参考。

干旱胁迫及施加氮素对长春花生物碱的调控

目的:为了阐明不同的干旱条件及氮素水平对长春花叶片中4种生物碱(文多灵、长春质碱、长春碱、长春新碱)含量的影响,为提高长春花生物碱含量提供理论指导。方法:实验设置了CK(对照组即自然生长)、CN(对照+施氮素)、LK(轻度干旱)、LN(轻度干旱+施氮素)、HK(重度干旱)、HN(重度干旱+施氮素)6个处理组,探讨各处理组条件下长春花叶片全氮含量、碱性POD活性、TDC活性、4种生物碱含量的变化特性。结果:轻度干旱条件下POD,TDC的酶活性在处理的整个时期均提高,且胁迫的早期(0～21 d),有利于文多灵、长春质碱、长春碱、长春新碱的积累,后期(28～35 d)反而起抑制作用4种生物碱含量降低。施加外源氮素能有效提高各组长春花叶片中全氮含量、POD和TDC酶活性、文多灵和长春质碱的含量,干旱+施加氮素(LN,HN)处理下有利于长春碱和长春新碱的积累。结论:干旱胁迫及施加氮素对长春花叶片中POD,TDC的活性及4种生物碱的含量均能产生影响,轻度干旱条件下施加氮素(LN)对文多灵、长春质碱、长春碱、长春新碱含量的提高最为显著,是通过全氮含量及酶活性提高来调控的。

短期干旱对黄连叶片光合作用限制因素的研究

目的探讨短期干旱对黄连叶片光合作用的限制因素,为黄连栽培中抗旱研究提供科学依据。方法通过测定土壤相对含水量,设置了CK(正常水分)、LD(轻度干旱)、MD(中度干旱)、HD(重度干旱)4个处理组,测定了短期干旱下黄连叶片快速光响应曲线,气孔导度(Cond)、蒸腾速率(Tr)、胞间二氧化碳(Ci)随光强变化特性。结果随着光合有效辐射(PAR)强度的增加,LD、MD、HD组的最大荧光产量(Fm’)下降幅度,非光化学猝灭系数(qN值)的上升幅度均低于CK组,且HD组Fm’下降幅度最低为54.2%,qN值最低为0.595。相反,LD、MD、HD组Ft值上升幅度,qN、有效荧光产量(φPSII)的下降幅度均高于CK组,此外CK组的Cond和Tr高于LD、MD组,但低于HD组,且Ci也低于HD组。结论短期重度干旱胁迫对黄连叶片光合作用的限制主要是非气孔因素起主导作用(PSII反应中心失活,热耗散能力降低,电子传递速率降低等);短期轻度、中度干旱胁迫对黄连叶片光合作用的限制是非气孔因素和气孔因素共同作用。