光質誘導鈣信號對鐵皮石斛原球莖生長及多糖積累的影響研究.pdf

1、多功能型園林植物不僅具有良好的觀賞價值，還兼有生態(tài)環(huán)境修復、藥用保健等功能，對其資源的保護和開發(fā)逐漸成為園林界及生物保健品市場的新寵。鐵皮石斛是我國特有的石斛品種，不僅花型優(yōu)美，花色淡雅，具有較高的觀賞價值，而且體內的多糖等次生代謝物質具有較強的抗腫瘤功能，是典型的多功能型園林植物。然而鐵皮石斛自然繁殖率低、組培周期長，且不易存活，目前其野生資源及生物保健產(chǎn)品的市場價格高且供不應求。如何做到既保護這一被國家列入“重點瀕危植物保護品種”的

2、野生資源，又滿足市場日益增長的需求？尋找高效、經(jīng)濟的新材料替代植株是開發(fā)多功能型園林植株種植資源、滿足市場需求的一條新思路。原球莖作為鐵皮石斛組培過程中的一種特殊的組織，不僅增殖快、生產(chǎn)周期短，而且具有與野生植株相同的藥用物質和藥理作用，可規(guī)模化生產(chǎn)替代鐵皮石斛植株成為生物反應器。因此，利用原球莖作為生物反應器生產(chǎn)鐵皮石斛多糖，代替原植株成為藥源，是實現(xiàn)野生鐵皮石斛資源可持續(xù)利用的有效方式之一。
　　光質作為環(huán)境中的主要信號之一，

3、能被植物感知并調節(jié)一系列初生代謝和次生代謝。生產(chǎn)中利用光質提高藥用觀賞型植物的品質已成為目前國內外的研究熱點。鈣是植物細胞傳遞環(huán)境信號的第二信使，不僅能介導植物對干旱、低溫、熱激以及強光等環(huán)境因子的響應，還能調控植物某些藥用有效物質的合成，而目前關于鈣信號在光質誘導植物藥用成分積累中的介導作用還研究甚少。盡管前人在光質對植物生長與次生代謝合成與調控方面有所研究，但對鐵皮石斛原球莖這種生物反應器而言，其多糖合成機制中，鈣信號對不同光質的的

4、介導作用仍然是一個需要深入探討的問題。為此，本研究選擇鐵皮石斛原球莖為試驗材料，采用不同光質及鈣信號抑制劑調節(jié)的方法，探究光質對原球莖的生長及多糖是否有作用？哪種類型的光質及其配比對多糖積累最有效？鈣在有效光質的誘導下是如何進行生物響應的？研究結果不僅可補充完善鈣信號對植物生命活動的相關研究成果，且可為鐵皮石斛原球莖多糖生產(chǎn)提供理論指導。其結果如下:
　　1.不同光質對鐵皮石斛原球莖生物量和多糖積累的作用不同，紅藍混合光對原球莖生

5、物量和多糖積累的促進作用較好，其中以紅/藍1∶3光質下的生物量和多糖產(chǎn)量最高;單藍光與白光的生物量、多糖含量和多糖產(chǎn)量相近;單紅光下的生物量最低，多糖含量比白光略高，多糖產(chǎn)量與白光相近。
　　2.不同光質下原球莖光合特性的差異是生物量和多糖產(chǎn)量不同的主要原因，紅藍混合光對原球莖葉綠素合成和光合特性的促進作用較強，促進光合產(chǎn)物的增加，從而提高生物量積累和多糖合成前體，其中以紅/藍1∶3光質的效果最佳;而單紅光和單藍光則不利于原球莖的

6、光合機構發(fā)育。
　　3.鐵皮石斛原球莖的糖代謝對多糖積累的影響顯著，且不同光質對糖代謝的作用不同，紅藍混合光下原球莖SS和SPS活性、蔗糖、果糖和葡萄糖含量均較高，其中葡萄糖的光響應趨勢與多糖一致，葡萄糖可能是原球莖多糖的主要合成前體。
　　因此，紅/藍1∶3光質可通過提高光合能力和糖代謝水平，有效促進原球莖的生物量和多糖積累，且這種促進作用具有鈣依賴性，其可能機制為:1）通過提高CaM含量和Ca2+-ATPase活性，增強