山楂（Crataegus pinnatifida Bge.）根系黄酮代谢特征及调控研究

论文摘要

山楂属植物的黄酮代谢物种类丰富多样,某些黄酮代谢物具有医疗或保健作用,为人类提供丰富的药物,对人类的生活具有重要作用。鉴于根系是植物体内黄酮代谢的启动部位,因此本研究以山楂（Crataegus pinnatifida Bge.）为试材,对不同生育期山楂根系黄酮成分及与黄酮合成代谢相关物质（可溶性糖和蛋白质）以及相关酶活性的变化规律进行研究;同时,研究了不同小分子有机物（谷氨酸、葡萄糖、甘露醇、草酸、L-苯丙氨酸和L-精氨酸）、缺素（氮、磷、钾、钙、镁、锌、铁）、生长调节剂（ABA、GA3）、盐胁迫以及根系浸提液等对山楂根系黄酮代谢的调控。主要结果如下:1.山楂不同器官产生的黄酮化合物的种类和数量均不同。根系中总黄酮含量高于根系分泌液。山楂根系和根系分泌液中的黄酮成分差异较大,根系中的黄酮成分的保留时间大多集中在30 min～40 min,以亲脂性黄酮成分为主,多为游离的苷元;而根系分泌液中黄酮成分保留时间大多集中在5 min～30 min,以亲水性黄酮成分为主,多为苷类。2.不同生育期山楂各器官的黄酮成分与含量不同,新梢停长期根系分泌液中黄酮成分与含量最高,并检测到3种已知黄酮成分,分别为牡荆素鼠李糖苷、金丝桃苷和槲皮素。展叶期与新梢迅速生长期根系分泌液中检测到2种已知黄酮成分,分别为牡荆素鼠李糖苷和槲皮素;而落叶期检测到2种,分别为芦丁和金丝桃苷。各生育期山楂根系中均检测到金丝桃苷。3.葡萄糖、谷氨酸、L-精氨酸、L-苯丙氨酸处理山楂根系及根系分泌液中黄酮成分与含量高于对照,且谷氨酸处理黄酮成分最丰富。HPLC分析表明,400 mg·L-1谷氨酸处理根系分泌液中黄酮成分最大峰面积为25号峰,其他处理最大峰面积黄酮成分均为1号峰牡荆素鼠李糖苷或9号峰（为一未知峰）;小分子有机物处理根系分泌液中均检测到牡荆素鼠李糖苷,草酸处理除外。各处理根系最大峰面积黄酮成分为12号或45号峰,均为未知峰。4.缺氮、缺磷处理山楂根系中的总黄酮含量高于缺镁、缺锌、缺铁处理及对照,而根系分泌液中总黄酮含量则与之相反。缺镁、缺锌与缺铁处理山楂根系分泌液中黄酮成分多于对照,且均检测出牡荆素鼠李糖苷,芦丁,牡荆素,金丝桃苷和槲皮素,其中缺锌处理黄酮成分最丰富。各缺素处理山楂根系分泌液中最大峰面积黄酮成分均与对照不同,对照为10号峰,缺氮处理为12号峰,缺磷处理为25号峰,缺钾处理为16号峰,缺钙处理为26号峰,缺镁处理为20号峰,缺锌处理为15号峰,均为未知峰,而缺铁处理为3号峰牡荆素的峰面积最大。各处理根系最大峰面积黄酮成分为45号或12号或43号峰,均为未知峰。5.ABA处理山楂根系中的总黄酮含量高于GA3处理和对照,而根系分泌液中的总黄酮含量低于GA3处理和对照,呈负相关。GA3处理根系分泌液中检测出已知黄酮成分为芦丁、金丝桃苷和槲皮素,ABA处理为牡荆素鼠李糖苷与金丝桃苷,而对照为牡荆素鼠李糖苷。GA3和ABA处理根系分泌液中最大峰面积黄酮成分均为10号,而对照为9号峰。GA3、ABA及对照处理根系中最大峰面积黄酮成分均为12号峰。6.山楂根系分泌液中总黄酮含量以0.1%盐胁迫处理最高,而根系中总黄酮含量则与之相反,以0.3%盐胁迫处理最高。各浓度盐处理根系分泌液中均检测到牡荆素鼠李糖苷和牡荆素,而对照只检测到牡荆素鼠李糖苷。0.1%与0.5%盐处理根系分泌液中最大峰面积黄酮成分均为1号峰牡荆素鼠李糖苷,而CK和0.3%盐处理最大峰面积黄酮成分均为9号峰,为一未知峰。各处理与对照根系中最大峰面积黄酮成分均为12号峰。7.根系浸提液处理提高了山楂根系分泌液中总黄酮的含量,而降低了根系中总黄酮含量。对照与10 g·L-1根系浸提液处理山楂根系分泌液中均只检测出牡荆素鼠李糖苷,而100 g·L-1根系浸提液处理检测到牡荆素鼠李糖苷、芦丁、牡荆素和金丝桃苷。对照与10 g·L-1根系浸提液处理根系分泌液中最大峰面积黄酮成分均为9号峰,而100 g·L-1根系浸提液处理为14号峰,均为未知峰。对照、10 g·L-1与100 g·L-1根系浸提液处理根系最大峰面积黄酮成分均为12号峰。100 g·L-1系浸提液处理山楂根际微生物种群结构变化较剧烈,且与CK和10 g·L-1根系浸提液处理相反。8.可溶性糖等光合作用初级产物变化规律与总黄酮相似;黄酮合成代谢关键酶PAL活性与黄酮的积累变化规律相似,呈现出一定的正相关性;而PPO活性与黄酮积累变化趋势相反,随着山楂黄酮含量的增加而降低。不同处理山楂根系呼吸途径不同,但大多以TCA循环为主。

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摘要

Abstract

第一章文献综述

1.1 黄酮化合物研究进展

1.1.1 黄酮化合物的分布与生物活性

1.1.2 黄酮化合物的生源途径

1.2 黄酮代谢研究进展

1.2.1 黄酮代谢物的产生途径

1.2.2 黄酮代谢相关酶

1.3 黄酮代谢途径调控的研究进展

1.3.1 次生代谢产物合成与积累的环境诱导作用

1.3.2 次生代谢与非生物环境的关系

1.3.3 次生代谢与生物环境的关系

1.4 本研究的目的意义

第二章山楂黄酮代谢及其代谢相关物质的季节变化

2.1 材料与方法

2.1.1 试验材料

2.1.2 试验处理

2.1.3 试验方法

2.2 结果与分析

2.2.1 山楂黄酮的季节变化

2.2.2 山楂根系苯丙氨酸解氨酶（PAL）和多酚氧化酶（PPO）活性的季节变化

2.2.3 山楂根系可溶性糖含量的季节变化

2.2.4 山楂根系可溶性蛋白质含量的季节变化

2.3 讨论

2.4 小结

第三章小分子有机物对山楂根系黄酮代谢的影响

3.1 材料与方法

3.1.1 试验材料及处理

3.1.2 取样方法

3.1.3 试验方法

3.2 结果与分析

3.2.1 小分子有机物对山楂根系分泌液中黄酮成分与含量的影响

3.2.2 小分子有机物对山楂根系黄酮成分及含量的影响

3.2.3 小分子有机物对山楂根系呼吸速率的影响

3.2.4 小分子有机物对山楂根系呼吸途径的影响

3.2.5 小分子有机物对山楂根系中与黄酮代谢相关酶活性的影响

3.2.6 小分子有机物对山楂根系可溶性糖及蛋白质含量的影响

3.2.7 小分子有机物对山楂叶片光系统Ⅱ光化学效率及叶绿素含量的影响

3.3 讨论

3.4 小结

第四章缺素对山楂根系黄酮代谢的影响

4.1 材料与方法

4.1.1 试验材料

4.1.2 试验处理及取样方法

4.1.3 试验方法

4.2 结果与分析

4.2.1 缺素对山楂根系分泌液中黄酮成分与含量的影响

4.2.2 缺素对山楂根系黄酮成分及含量的影响

4.2.3 缺素对山楂根系呼吸速率的影响

4.2.4 缺素对山楂根系呼吸途径的影响

4.2.5 缺素对山楂根系中与黄酮代谢相关酶活性的影响

4.2.6 缺素对山楂根系可溶性糖及蛋白质含量的影响

4.2.7 缺素对山楂叶片光系统Ⅱ光化学效率及叶绿素含量的影响

4.3 讨论

4.4 小结

第五章外源生长调节剂对山楂根系黄酮代谢的影响

5.1 材料与方法

5.1.1 试验材料

5.1.2 试验处理及取样方法

5.1.3 试验方法

5.2 结果与分析

5.2.1 外源生长调节剂对山楂根系分泌液中黄酮成分与含量的影响

5.2.2 外源生长调节剂对山楂根系黄酮成分及含量的影响

5.2.3 外源生长调节剂对山楂根系呼吸速率的影响

5.2.4 外源生长调节剂对山楂根系呼吸途径的影响

5.2.5 外源生长调节剂对山楂根系中与黄酮代谢相关酶活性的影响

5.2.6 外源生长调节剂对山楂根系可溶性糖及蛋白质含量的影响

5.2.7 外源生长调节剂对山楂叶片光系统Ⅱ光化学效率及叶绿素含量的影响

5.3 讨论

5.4 小结

第六章盐胁迫对山楂根系黄酮代谢的影响

6.1 材料与方法

6.1.1 试验材料

6.1.2 试验处理及取样方法

6.1.3 试验方法

6.2 结果与分析

6.2.1 盐胁迫对山楂根系分泌液中黄酮成分与含量的影响

6.2.2 盐胁迫对山楂根系黄酮成分及含量的影响

6.2.3 盐胁迫对山楂根系呼吸速率的影响

6.2.4 盐胁迫对山楂根系呼吸途径的影响

6.2.5 盐胁迫对山楂根系中与黄酮代谢相关酶活性的影响

6.2.6 盐胁迫对山楂根系可溶性糖及蛋白质含量的影响

6.2.7 盐胁迫对山楂叶片光系统Ⅱ光化学效率及叶绿素含量的影响

6.2.8 外源葡萄糖对盐胁迫下山楂生长及叶片光合荧光参数的影响

6.3 讨论

6.4 小结

第七章外施根系浸提液对山楂根系黄酮代谢的影响

7.1 材料与方法

7.1.1 试验材料

7.1.2 试验处理及取样方法

7.1.3 试验方法

7.2 结果与分析

7.2.1 根系浸提液对山楂根系分泌液中黄酮成分与含量的影响

7.2.2 根系浸提液对山楂根系黄酮成分及含量的影响

7.2.3 根系浸提液对山楂根系呼吸速率的影响

7.2.4 根系浸提液对山楂根系呼吸途径的影响

7.2.5 根系浸提液对山楂根系中与黄酮代谢相关酶活性的影响

7.2.6 根系浸提液对山楂根际微生物的影响

7.2.7 根系浸提液对山楂根系可溶性糖及蛋白质含量的影响

7.2.8 根系浸提液对山楂叶片光系统Ⅱ光化学效率及叶绿素含量的影响

7.3 讨论

7.4 小结

第八章结论与创新点

参考文献

致谢

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