鹽地堿蓬甜菜紅素的鑒定及其生物合成的生理機(jī)制研究.pdf

1、鹽地堿蓬在濱海的潮間帶或者部分澇洼積水地帶在整個(gè)生長(zhǎng)期植株地上部分皆為紫紅色,而在地勢(shì)較高或者距離海邊較遠(yuǎn)的地方植株則呈現(xiàn)綠色.作為一種真鹽生植物,鹽地堿蓬的耐鹽機(jī)理已得到了比較廣泛的研究.但是,鹽地堿蓬紅色素為哪一類色素?這類色素的特性及生物學(xué)意義如何等至今尚未見(jiàn)報(bào)道.本課題主要是對(duì)鹽地堿蓬紅色素進(jìn)行分離鑒定,并對(duì)影響紅色素合成的主要環(huán)境因子以及紅色素合成的生理機(jī)制進(jìn)行深入研究. 研究結(jié)果表明:鹽地堿篷紅色素溶于水而不溶于純有

2、機(jī)溶劑、在酸性條件下穩(wěn)定且為紅色、在堿性條件下不穩(wěn)定且為黃色、最大吸收峰為538 nm,根據(jù)這些特性我們初步確定該類紅色素為甜菜紅素(Betacyanins).鹽地堿篷甜菜紅素在體外對(duì)高溫、強(qiáng)光、堿和氧化劑敏感,而在低溫、黑暗、酸性環(huán)境和沒(méi)有氧化劑的條件下穩(wěn)定.鹽地堿篷甜菜紅素體外清除超氧陰離子自由基的能力不如VC,而清除羥自由基的能力遠(yuǎn)高于VC. 光照抑制鹽地堿蓬體內(nèi)甜菜紅素合成,黑暗、低溫、高鹽環(huán)境有利于鹽地堿蓬甜菜紅素積累

3、,其中萌發(fā)期黑暗處理是誘導(dǎo)甜菜紅素積累的最重要因子之一.鹽地堿蓬種子暗培養(yǎng)3天得到的幼苗是紫紅色,光照條件下培養(yǎng)3天得到的幼苗則是綠色. 用不同濃度的H<,2>O<,2>澆灌鹽地堿蓬種子、噴灑5天苗齡鹽地堿蓬幼苗的葉片、注射lO天苗齡幼苗的葉片,測(cè)定其對(duì)鹽地堿蓬甜菜紅素含量的影響.結(jié)果顯示不同方式的H<,2>O<,2>處理對(duì)鹽地堿蓬不同器官的甜菜紅素含量影響明顯不同,H<,2>O<,2>澆灌后根中的H<,2>O<,2>含量增加最

4、大,而葉片中甜菜紅素含量增加最明顯,但是葉片中的H<,2>O<,2>含量和根系中的甜菜紅素含量增加卻不顯著.H<,2>O<,2>噴霧和注射雖然能明顯提高葉片中的H<,2>O<,2>含量,但是對(duì)葉片甜菜紅素含量卻沒(méi)有顯著影響.器官中的H<,2>O<,2>含量和甜菜紅素含量不成正比,葉片甜菜紅素含量主要受到根系H<,2>O<,2>含量而不是葉片和莖H<,2>O<,2>含量的影響.因此,我們得出結(jié)論:H<,2>O<,2>澆灌引起的過(guò)氧化脅迫信

5、號(hào)首先被根系感知,然后根系合成了某種可以傳遞到葉片并直接誘導(dǎo)甜菜紅素合成的物質(zhì). 培養(yǎng)基中添加不同濃度的Ca<'2+>可以促進(jìn)暗培養(yǎng)條件鹽地堿蓬甜菜紅素含量,鈣螯合劑EGTA、離子通道抑制劑LaCl<,3>、CaM蛋白抑制劑CPZ和W7都可以抑制黑暗誘導(dǎo)的甜菜紅素積累,但是這些處理對(duì)光培養(yǎng)條件下甜菜紅素含量沒(méi)有影響.黑暗和光照條件下鹽地堿蓬甜菜紅素含量都隨內(nèi)源鈣的降低而降低.雖然CPZ和W7對(duì)光照條件CaM蛋白活性有抑制作用,但

6、對(duì)光照條件下甜菜紅素含量卻沒(méi)有明顯影響.這些研究結(jié)果說(shuō)明外源Ca<'2+>及CaM系統(tǒng)只參與了黑暗誘導(dǎo)的甜菜紅素合成過(guò)程,內(nèi)源鈣同時(shí)參與了黑暗和光照條件下鹽地堿蓬甜菜紅素的合成過(guò)程. 在鹽地堿蓬體內(nèi),酪氨酸酶活性只在黑暗條件下培養(yǎng)得到的明顯積累甜菜紅素的幼苗中檢測(cè)到,而在光照條件下培養(yǎng)得到的幼苗中則檢測(cè)不到,黑暗似乎是保持酪氨酸酶活性必需的條件.而且,當(dāng)黑暗條件下培養(yǎng)得到的紫紅色芽苗轉(zhuǎn)入光照條件下后,酪氨酸酶的活性伴隨著甜菜紅素