GA和CCC对不同类型甜叶菊品系主要农艺性状、生理指标及糖苷产量的影响

论文摘要

甜叶菊（Stevia rebaudiana Bertoni）属菊科（Compositae）甜叶菊属（Stevia）,又名甜菊、甜草、甜茶等。因植物全株富含甜菊糖苷类甜味物质,尤以叶片中含量最高而得名。甜叶菊原产南美洲亚热带地区,1977年我国引种成功,现在全国20多个省市均有栽培,近年来,四川省内甜叶菊种植面积日趋增大。采收的甜叶菊枝叶干燥后可供药用,气清香,味甘甜；或提取甜菊糖苷,作为甜味添加剂,其具有高甜低热的特点,被誉为继甘蔗、甜菜之后的世界第三大糖源植物,具有较大的经济价值。植物生长调节物质赤霉素（GA）和矮壮素（CCC）被广泛用来调节植物的产量和质量。赤霉素同甜叶菊中的主要有效成分甜菊糖苷类物质在内贝壳杉烯形成之前,共享相同的合成途径。而矮壮素（CCC）是赤霉素的拮抗剂,矮壮素能抑制蟒牛儿焦磷酸转变为贝壳杉烯从而抑制赤霉素的合成。本研究从四川省内主要种植的甜叶菊栽培品种中进行单株选育、分型探讨,筛选出4个具有一定代表性的品系；并以新筛选出的4个甜叶菊品系为试验材料,研究外源喷施赤霉素和矮壮素对甜叶菊主要农艺性状、生理指标、内源激素、糖苷含量及产量等方面的影响,以期为甜叶菊高产优质栽培提供一定的参考。主要研究结果如下：1、46个甜叶菊单株间RA和ST糖苷含量差异显著,单株间RA糖苷含量的变幅为0～10.56%,ST糖苷含量的变幅为2.90%～20.97%,ST+RA变幅为4.72%～21.74%,RA/（ST+RA）变幅为0～0.758, ST/（ST+RA）变幅为0.242～1.000,RA/ST变幅为0～3.139；基于RA和ST糖苷含量的聚类结果与依据甜叶菊田间表型特征的分类不尽一致,甜叶菊RA和ST糖苷的代谢与其植株的叶形、叶色等表型特征可能无直接关联,在甜叶菊良种选育的过程中进行单株RA和ST糖苷的测定是必要的,不能简单依据植株表型特征来优选单株。2、新筛选的4个不同类型甜叶菊品系中,SR1为高ST型甜叶菊品系,SR2为高RA型品系,SR3为高RC型品系,SR5为高ST低RA型甜菊品系。4个品系的RA苷含量从高到低依次为SR2>SR3>SR1>SR5, RA苷含量最高的品系是SR2,其RA苷含量达11.59±0.43%,其次为SR3,含量为8.70±0.12%；4个品系的ST苷含量从高到低依次为SR5>SR1>SR2>SR3, SR5和SR1的ST苷含量分别高达17.39±0.40%和15.26±0.26%；总苷含量（RA+ST）从高到低依次为SR1>SR2>SR5>SR3, SR3品系可能是因生成较高的RC苷的缘故,RA+ST苷含量为四个品系中最低。SR2品系与SR3品系RA/ST值接近,但SR2的RA糖苷、ST糖苷含量均显著高于SR3。3、赤霉素处理组同对照组相比,株高、节长显著增长,且节间伸长效果主要集中在茎秆中部,叶长显著变长、叶宽显著变窄,叶长宽比值增大；赤霉素处理间,株高表现出一定的随赤霉素处理浓度增大而增高,叶长、叶宽随赤霉素处理浓度增大而减小的趋势；除SR2品系无显著差异外,其余品系的单株干叶产量均较对照显著下降。矮壮素处理组甜叶菊植株叶色变浓,叶片增厚,株高、节长等指标较对照有减小的趋势,但节长、叶长、叶宽、叶长宽比、茎干重等指标大多与对照相比差异不显著；矮壮素处理间,株高有随着矮壮素处理浓度增大而变矮的趋势；100 mg/L和500 mg/L矮壮素处理有利于提高SR1品系的单株干叶产量,而300 mg/L矮壮素处理有利于SR2品系单株干叶产量的提高。4、喷施外源激素GA,尤其是在高浓度下,甜叶菊品系的过氧化物酶类活性普遍增强,MDA含量上升,说明GA处理下甜叶菊抗氧化能力提高,但同时也说明过高浓度的GA可能对甜叶菊造成了一定的胁迫；而喷施中低浓度的生长调节剂CCC,其POD、CAT、SOD、MDA等含量普遍下降,可能外源喷施CCC可一定程度上抑制甜叶菊体内超氧阴离子等氧自由基的生成。施用GA和CCC处理后,甜叶菊4个品系的可溶性糖含量总体表现为赤霉素处理提高了其可溶性糖含量,而矮壮素处理后其可溶性糖含量有所下降或保持不变。总体上来看,甜叶菊可溶性糖含量变化与其总糖苷含量变化基本相反。5、外源生长调节物质的处理使甜叶菊内源ZT含量有所提高（除对SR2品系无显著影响外）；而内源IAA含量则有下降的趋势（除SR5型甜菊有所上升外）；CCC处理后甜叶菊SR1、SR3品系表现为ZT/IAA显著上升,SR5品系ZT/IAA显著下降,SR2变化不显著；GA处理后除SR1品系外,其余品系变化情况与CCC处理后变化相似。一般认为ZT/IAA比值增大,有利于芽的生长,但本试验中SR1、SR3品系ZT/IAA显著上升,但其干叶产量并未相应地提高；内源ZT或IAA含量及ZT/IAA比值的上升或下降与甜叶菊糖苷含量间亦无相应的关联。6、就糖苷含量而言,对于高ST型的SR1品系,100 mg/L的GA及三个浓度的CCC处理均有利于提高其RA苷含量,降低ST苷含量,提高RA/ST值,其中以100 mg/L的GA处理（A1）和500 mg/L的CCC处理（C3）效果最佳,分别使其RA苷含量提升至7.29%和8.26%,较对照提高了10.3%和25.0%,RA/ST比例由CK的0.4331升至0.7678和0.6457；对于高ST低RA型的SR5甜菊品系,100 mg/L和300 mg/L的CCC处理进一步促进了其ST苷的积累而抑制了RA苷的合成,提高了ST/RA值,更有利于工业生产中的分离纯化；而对于高RA型的甜叶菊品系SR2和SR3, GA或CCC处理均不能进一步的提高其RA苷含量或RA/ST比值。7、就糖苷产量而言,100mg/L的CCC处理,SR1品系的RA、ST、RA+ST总苷产量提高幅度最大,但综合RA苷含量和提高RA/ST比值考虑,500 mg/L的CCC处理（C3）更有利于提升SR1品系的糖用型品质；而对于高ST低RA型的药用型甜菊品系SR5, 100mg/L和300 mg/L的CCC处理均可提高其ST苷产量和ST/RA值,提升了其药用型品质,且100 mg/L的CCC处理效果更好；而对于高RA型的糖用型甜叶菊品系SR2和SR3,不同浓度的GA或CCC处理均不能进一步提高其RA苷产量或RA/ST比值。综上,甜叶菊不同品系对GA或CCC处理的反应不尽相同,赤霉素处理后不利于甜叶菊干叶产量和糖苷含量的提高,甜叶菊植株变高,叶片变窄,内源ZT含量普遍提高,而内源IAA含量有所下降,高浓度下甜叶菊体内过氧化物含量增加,抗氧化能力增强；而矮壮素处理后甜叶菊植株生长健壮,叶色变浓,内源ZT和IAA含量普遍有所提高,适宜浓度的矮壮素处理有利于减轻甜叶菊体内过氧化物的生成,并可提高其干叶产量和相应的糖苷含量,而具体浓度因甜叶菊品系而异。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 文献综述
• 1.1 甜叶菊研究概况
• 1.1.1 生物学特性
• 1.1.2 资源分布
• 1.1.3 主要化学成分
• 1.1.4 甜菊糖苷的生物合成途径
• 1.1.4.1 甜菊糖苷前体——甜菊醇的合成
• 1.1.4.2 甜菊糖苷糖基转移酶
• 1.1.5 甜叶菊的分型研究
• 1.1.6 甜叶菊育种现状
• 1.2 赤霉素（GA）和矮壮素（CCC）对植物的影响
• 1.2.1 赤霉素（GA）
• 1.2.2 矮壮素（CCC）
• 2 立题依据
• 3 材料与方法
• 3.1 甜叶菊单株选育
• 3.1.1 试验材料和田间考察
• 3.1.2 单株糖苷含量的测定
• 3.1.2.1 仪器与试剂
• 3.1.2.2 糖苷的提取制备
• 3.1.2.3 糖苷种类和含量的检测
• 3.1.2.4 方法学考察
• 3.1.3 数据处理
• 3.2 GA和CCC对甜叶菊的影响
• 3.2.1 试验材料
• 3.2.2 主要农艺性状考察
• 3.2.3 对生理指标的影响
• 3.2.3.1 POD活性测定
• 3.2.3.2 CAT活性测定
• 3.2.3.3 SOD活性测定
• 3.2.3.4 MDA含量测定
• 3.2.3.5 可溶性糖含量测定
• 3.2.4 对内源激素的影响
• 3.2.4.1 主要仪器与试剂
• 3.2.4.2 内源激素含量测定
• 3.2.4.2.1 内源激素的提取与纯化
• 3.2.4.2.2 标准溶液配制
• 3.2.4.2.3 色谱条件
• 3.2.5 对甜叶菊糖苷含量的影响
• 3.2.6 对甜叶菊糖苷产量的影响
• 4 结果与分析
• 4.1 甜叶菊单株选育
• 4.1.1 甜叶菊单株表型特征
• 4.1.2 甜叶菊单株RA和ST糖苷含量
• 4.1.2.1 方法学考察
• 4.1.2.2 单株糖苷含量
• 4.1.3 聚类分析
• 4.1.4 甜叶菊分型及品系选育
• 4.2 GA和CCC对甜叶菊的影响
• 4.2.1 主要农艺性状
• 4.2.2 生理指标
• 4.2.2.1 POD活性
• 4.2.2.2 CAT活性
• 4.2.2.3 SOD活性
• 4.2.2.4 MDA含量
• 4.2.2.5 可溶性糖含量
• 4.2.3 内源激素含量
• 4.2.4 甜叶菊糖苷含量
• 4.2.4.1 方法学考察
• 4.2.4.2 不同处理糖苷含量
• 4.2.5 甜叶菊糖苷产量
• 5 讨论与结论
• 5.1 甜叶菊的单株选育
• 5.2 GA和CCC对甜叶菊主要农艺性状的影响
• 5.3 GA和CCC对甜叶菊生理指标的影响
• 5.4 GA和CCC对甜叶菊内源激素的影响
• 5.5 GA和CCC对甜叶菊糖苷含量的影响
• 5.6 GA和CCC对甜叶菊糖苷产量的影响
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文