藥用石斛對光強適應性及其種質(zhì)改良的研究.pdf

1、石斛(Dendrobium)為蘭科多年生附生草本植物，一種兼性的CAM植物，是國家重點保護的藥用植物和名貴中藥材，由于長期的人為破壞和濫采濫拔，其野生資源已近枯竭或瀕臨絕跡。為了保護野生資源或滿足藥用的需求，目前，許多珍貴石斛主要依賴人工栽培，但石斛人工栽培技術依然不成熟，石斛對光強的適應機理鮮見報道。本課題以安徽省霍山縣3種石斛為材料，系統(tǒng)研究了石斛生長的物候期、有益伴生植物、莖高生長與生態(tài)因子和內(nèi)源激素的關系、光合生理特性及其與環(huán)境

2、因子的關系等；在理論上探討兼性的CAM植物對不同光環(huán)境的適應機理，在應用上可為石斛人工栽培提供科學依據(jù)。此外，石斛的種質(zhì)改良還未見報道，本課題通過比較研究霍山2種石斛親本及其雜交F1代的生長、生理特性、有效成分的含量、石斛多糖復合物的結(jié)構(gòu)特征和體外清除自由基的作用等，探討了通過人工雜交進行石斛種質(zhì)改良的可能性。研究結(jié)果如下： 1.總結(jié)了霍山3種石斛生長發(fā)育的物候期，探明了其生長的生態(tài)因子、生長與內(nèi)源激素的相關性以及有益伴生植物種

3、類。 霍山3種石斛物候期有明顯的差別，米斛、鐵皮石斛、銅皮石斛新莖生長期分別為150d、154d和160d左右?；羯?種石斛新莖的縱、橫向生長過程為S－型曲線，米斛生長只有5月～7月快速生長的一個生長高峰；鐵皮石斛、銅皮石斛的生長有雙峰現(xiàn)象，5月～8月初快速生長，8月下旬溫度漸低后還有一次小的生長過程。 在霍山3種石斛野生群落中，發(fā)現(xiàn)紫金牛、卷柏、瓦韋、石韋、有柄石韋、狹葉縮葉蘚、大羽蘚、大麻羽蘚、地衣等都是其有益伴生植

4、物種類。 適宜霍山3種石斛生長環(huán)境的相對濕度為80％左右，高光強、高溫和低濕度抑制石斛生長。米斛、鐵皮石斛、銅皮石斛生長的年有效積溫分別為2070℃、2256℃和2248℃。米斛和銅皮石斛生長的最適溫度為16℃～20℃，鐵皮石斛生長的最適溫度為19℃～22℃。適宜的降水也是石斛生長的必要條件。 霍山3種石斛莖高生長與內(nèi)源GA1+3含量呈顯著正相關，與內(nèi)源ABA含量呈顯著負相關；合適的GA1+3/ABA比值是影響石斛莖高生

5、長的重要因素。米斛的內(nèi)源GA1+3/ABA含量比值低，可能是其莖高生長緩慢的原因之一。 2.從葉綠素熒光參數(shù)與光強的關系方面探討了石斛易受強光傷害的機理，系統(tǒng)研究了光強對石斛光合作用的影響，為石斛適宜栽種光強的調(diào)控提供了依據(jù)。 霍山3種石斛的光飽和點低、光補償點和CO2補償點較高，凈光合速率、表觀量子效率、羧化效率、RuBP再生速率都較低，屬于陰生植物光響應型。栽培林下.石斛的光合速率較低，呈日下降趨勢；自然光下，石斛的

6、光合速率日變化呈V型，12：00時光合速率最低。9：00到17：00時之間，當光強高于800μmolphotons·m-2·s-1的光合速率為負值，處于光下呼吸狀態(tài)，沒有光合產(chǎn)物積累；只有早晚光強較低時有光合產(chǎn)物積累。石斛葉片發(fā)生嚴重光抑制，出現(xiàn)在光合速率為負值之前?；羯?種石斛光合作用的適宜光強一般為400μmolphotons·m-2·s-1～600μmolphotons·m-2·s-1。 3.通過雜交技術進行了石斛種質(zhì)改良

7、，研究結(jié)果初步揭示了霍山2種石斛雜交F1代有雜種優(yōu)勢，有利用價值，具有極大的經(jīng)濟效益。 以莖生長量低、藥效品質(zhì)好的米斛為父本，以莖生長量高的銅皮石斛為母本進行人工雜交，F(xiàn)1代的1年生莖鮮重分別為親本米斛、銅皮石斛的4.23、1.08倍；產(chǎn)量(每株莖干重×有效分蘗數(shù))分別為親本米斛、銅皮石斛的3.91、1.11倍；F1代的有效藥用成份和營養(yǎng)成份優(yōu)于銅皮石斛，比米斛略低；F1代的生理特性也得到極大改善，F(xiàn)1代對光強的適應范圍大于親本

8、，并有較高的光合能力。F1代的光合面積大、葉綠素含量高、chla/b比值低，有較高的光飽和點和較低的光補償點；有較高的羧化效率，能利用較低濃度的CO2，凈光合速率高。石斛F1代葉片的內(nèi)源激素含量介于親本米斛和銅皮石斛之間，F(xiàn)1代葉片的GA1+3/ABA和GA1+3+ZR/ABA與銅皮石斛接近，這可能是F1代生長量表現(xiàn)為近銅皮石斛的特性的原因之一。此外，石斛葉片POD和EST的同工酶圖譜也表明，F(xiàn)1代結(jié)合了兩個親本(銅皮石斛、米斛)的特征

9、譜帶，表現(xiàn)出其雜交后代的特性；同時產(chǎn)生了超親酶譜帶。這些結(jié)果表明，F(xiàn)1代具有生理特性方面的優(yōu)勢。 4.F1代與兩親本石斛多糖復合物的結(jié)構(gòu)特征和體外清除自由基的作用相近似，進一步證實了通過人工雜交技術可以進行石斛種質(zhì)改良。 提取精制的霍山2種石斛及F1代多糖復合物定性檢測為非淀粉類中性多糖，不含還原糖，含糖醛酸和蛋白質(zhì)，為糖蛋白質(zhì)復合物；含量最高的單糖是α-D-甘露糖，存在α-型糖苷鍵。F1代石斛多糖復合物的單糖組成與米斛

10、多糖復合物的單糖組成是相同的，由L-鼠李糖、L-阿拉伯糖、D-甘露糖、D-葡萄糖組成，米斛多糖復合物的摩爾比為0.087：1.000：102.000：79.500，F(xiàn)1代石斛多糖復合物的摩爾比為0.170：1.000：81.900：52.100。銅皮石斛多糖復合物由L-鼠李糖、L-阿拉伯糖、D-木糖、D-甘露糖、D-葡萄糖組成，其摩爾比為0.400：1.000：1.510：63.000：35.400?？梢?，F(xiàn)1代石斛多糖復合物的結(jié)構(gòu)特征

11、與兩親本相似，雜交后代石斛多糖的結(jié)構(gòu)特征沒有較大的變化。 石斛多糖復合物有明顯抑制·OH和O2-的作用，并呈現(xiàn)量效關系。米斛、銅皮石斛及其F1代的多糖復合物對·OH的IC50分別為6.79mg·ml-1、6.75mg·ml-1、7.09mg·ml-1；對O2-的IC50值分別為3.04mg·ml-1、3.44mg·ml-1、3.02mg·ml-1?；羯?種石斛及F1代多糖復合物對體外溫育和Vc-Fe2+系統(tǒng)誘導的小鼠肝組織勻漿的