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,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,紅藍混合光對原球莖生物量和多糖積累的促進作用較好,其中以紅／藍1：3光質(zhì)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(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(zhì)的效果最佳；而單紅光和單藍光則不利于原球莖的光合機構(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1：3光質(zhì)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Ca2+-CaM信號對光合機構(gòu)的調(diào)控力,促進鐵皮石斛原球莖的葉綠素含量和光合特性,增強光合生產(chǎn)力,從而提高生物量積累；2)增強Ca2+-CaM信號對糖代謝的調(diào)控力,促進SS和SPS活性,提高蔗糖、果糖和葡萄糖含量,為多糖提供充足的合成前體,從而促進多糖含量。綜上所述,利用光質(zhì)提高鐵皮石斛原球莖的生產(chǎn)力是可行的。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)中,利用紅/藍光1：3配比的LED光源替代普通白光是提高鐵皮石斛原球莖品質(zhì)的可行途徑。
【學位單位】：四川農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2015
【中圖分類】：S682.31
【文章目錄】：
摘要
Abstract
縮寫符號說明
1 問題提出與研究目的意義
2 國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀與進展
    2.1 光質(zhì)與植物生長的關(guān)系
        2.1.1 植物的光信號感應(yīng)機制
        2.1.2 光質(zhì)對植物生長發(fā)育的影響
        2.1.3 光質(zhì)對植物多糖的影響
    2.2 鈣信號對植物光響應(yīng)及其生物合成的影響
        2.2.1 植物細胞鈣信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)機制
        2.2.2 鈣信號對植物光響應(yīng)的影響
        2.2.3 鈣信號對植物次生代謝物質(zhì)的影響
    2.3 鐵皮石斛原球莖的基本特征和研究現(xiàn)狀
        2.3.1 鐵皮石斛原球莖的基本特性
        2.3.2 鐵皮石斛原球莖的研究現(xiàn)狀
    2.4 小結(jié)
3 研究內(nèi)容與技術(shù)路線
    3.1 研究內(nèi)容
        3.1.1 不同光質(zhì)對鐵皮石斛原球莖生長和多糖積累的影響
        3.1.2 鈣信號在光質(zhì)促進鐵皮石斛原球莖生長和多糖積累中的介導(dǎo)作用
    3.2 技術(shù)路線
4 試驗材料與方法
    4.1 試驗材料
    4.2 試驗設(shè)計
        4.2.1 試驗1—最佳光質(zhì)的篩選
        4.2.2 試驗2—探究光質(zhì)與鈣信號的關(guān)系
    4.3 測定指標與方法
        4.3.1 鈣信號強度測定
        4.3.2 生物量及干鮮比測定
        4.3.3 多糖產(chǎn)量測定
        4.3.4 光合特性測定
        4.3.5 糖代謝相關(guān)指標測定
    4.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析
5 結(jié)果分析與討論
    5.1 光質(zhì)對鐵皮石斛原球莖生長及多糖積累的影響
        5.1.1 光質(zhì)對鐵皮石斛原球莖生長的影響
        5.1.2 光質(zhì)對鐵皮石斛原球莖多糖積累的影響
        5.1.3 光質(zhì)對鐵皮石斛原球莖光合特性的影響
        5.1.4 光質(zhì)對鐵皮石斛原球莖糖代謝的影響
        5.1.5 小結(jié)與討論
    5.2 鈣信號在光質(zhì)促進鐵皮石斛原球莖生長和多糖積累中的介導(dǎo)作用
        5.2.1 光質(zhì)誘導(dǎo)的鈣信號強度
        5.2.2 光質(zhì)誘導(dǎo)的鈣信號對鐵皮石斛原球莖生長的影響
        5.2.3 光質(zhì)誘導(dǎo)的鈣信號對鐵皮石斛原球莖多糖積累的影響
        5.2.4 光質(zhì)誘導(dǎo)的鈣信號對鐵皮石斛原球莖光合特性的影響
        5.2.5 光質(zhì)誘導(dǎo)的鈣信號對鐵皮石斛原球莖糖代謝的影響
        5.2.6 小結(jié)與討論
6 結(jié)論
參考文獻
致謝
攻讀碩士期間發(fā)表的論文及科研成果

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本文編號：2864651