光質(zhì)誘導(dǎo)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(fù)、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(nèi)的多糖等次生代謝物質(zhì)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(yīng)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(zhì)和藥理作用，可規(guī)?；a(chǎn)替代鐵皮石斛植株成為生物反應(yīng)器。因此，利用原球莖作為生物反應(yīng)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(zhì)作為環(huán)境中的主要信號之一，

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

4、介導(dǎo)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(zhì)及鈣信號抑制劑調(diào)節(jié)的方法，探究光質(zhì)對原球莖的生長及多糖是否有作用？哪種類型的光質(zhì)及其配比對多糖積累最有效？鈣在有效光質(zhì)的誘導(dǎo)下是如何進(jìn)行生物響應(yīng)的？研究結(jié)果不僅可補充完善鈣信號對植物生命活動的相關(guān)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(dǎo)。其結(jié)果如下:
　　1.不同光質(zhì)對鐵皮石斛原球莖生物量和多糖積累的作用不同，紅藍(lán)混合光對原球莖生

5、物量和多糖積累的促進(jìn)作用較好，其中以紅/藍(lán)1∶3光質(zhì)下的生物量和多糖產(chǎn)量最高;單藍(lán)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(zhì)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(lán)混合光對原球莖葉綠素合成和光合特性的促進(jìn)作用較強，促進(jìn)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(lán)1∶3光質(zhì)的效果最佳;而單紅光和單藍(lán)光則不利于原球莖的

6、光合機構(gòu)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(zhì)對糖代謝的作用不同，紅藍(lán)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(yīng)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(lán)1∶3光質(zhì)可通過提高光合能力和糖代謝水平，有效促進(jìn)原球莖的生物量和多糖積累，且這種促進(jìn)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