桃兒七(Sinopodophyllum hexandrum Royle)為小檗科多年生草本植物,根莖中主要化學(xué)成分鬼臼毒素(podophyllotoxin,PPT)及其派生物具有顯著的抗癌、抗病毒和抗氧化等多種生物學(xué)活性。獨(dú)特的藥理學(xué)作用使得需求量日益增加,導(dǎo)致野生資源面臨瀕危,因此,急需加快桃兒七種植栽培和細(xì)胞培養(yǎng)來提高PPT產(chǎn)量。本實(shí)驗(yàn)室和其他學(xué)者研究證實(shí),高海拔可顯著促進(jìn)PPT生物合成,而低溫和強(qiáng)紫外線是構(gòu)成高海拔環(huán)境的主要生態(tài)因子。為了進(jìn)一步揭示高海拔促進(jìn)PPT生物合成的分子機(jī)制,本研究在前期轉(zhuǎn)錄組測序的基礎(chǔ)上,以桃兒七組培植株為實(shí)驗(yàn)材料,采用掃描電鏡、透射電鏡、HPLC和qRT-PCR等技術(shù),探明了低溫和UV-B對細(xì)胞/亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)、生長特性、活性物質(zhì)積累及關(guān)鍵基因表達(dá)等方面的影響,具體結(jié)果如下:1)通過研究溫度對無菌苗誘導(dǎo)、植物生長特性及顯微結(jié)構(gòu)的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn):15~oC下種胚成苗率(61.9%)分別為22和30~oC的1.2和1.5倍;15~oC相對22~oC而言,生物量、葉綠素含量、葉面積、株高、莖和根直徑、鱗莖和根數(shù)、根長均顯著增加。葉片顯微和超微結(jié)構(gòu)電鏡觀察結(jié)果發(fā)現(xiàn),低溫15°C顯著促進(jìn)氣孔開放率、葉綠體、線粒體、淀粉粒、嗜鋨顆粒和類囊體基粒數(shù)量等。2)通過研究溫度對代謝產(chǎn)物積累及相關(guān)基因表達(dá)的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn):以單株計(jì)算,15°C下PPT積累量相對22°C增加了2.3倍,總黃酮、總酚含量和抗氧化能力分別增加了1.8、1.4和1.3倍;與光合作用相關(guān)基因(ShMENG、ShmatK和ShndhF等)、PPT生物合成相關(guān)基因(ShPAL~Sh2-ODD)、總黃酮生物合成相關(guān)基因(ShCHS1和ShDTX41)以及逆境響應(yīng)相關(guān)基因(ShAPX3、ShEX2和ShMYB等)表達(dá)水平均呈現(xiàn)增加。3)通過研究溫光協(xié)同對植物生長、代謝產(chǎn)物積累及相關(guān)基因表達(dá)的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn):UV-B+15°C處理與15°C相比,UV-B+15°C對生物量、根長和根數(shù)有促進(jìn)作用,而其他生長指標(biāo)(葉綠素含量、葉面積、株高和葉柄數(shù)等)則相反;盡管UV-B+15°C可促進(jìn)可溶性糖、總黃酮和總酚的積累及其抗氧化能力,誘導(dǎo)相關(guān)基因的高表達(dá),但不利于PPT的積累及其生物合成相關(guān)基因的表達(dá),以單株計(jì)算,UV-B+15°C下PPT積累量相對15°C降低了0.9倍,PPT生物合成下游關(guān)鍵基因表達(dá)量下降了0.3(ShCCoAMT)~0.8倍(ShCYP71CU1)。以上研究結(jié)果表明,適宜低溫15~oC更有利于植物的生長、代謝產(chǎn)物的積累以及相關(guān)基因的高表達(dá);UV-B盡管在一定程度上有助于15°C促進(jìn)植株生物量、總黃酮、總酚含量和抗氧化能力及相關(guān)基因的表達(dá),但抑制了PPT的積累及生物合成相關(guān)基因的表達(dá)。該研究結(jié)果將為指導(dǎo)桃兒七種植栽培、調(diào)控細(xì)胞培養(yǎng)提高PPT產(chǎn)量提供直接的理論依據(jù)。
【學(xué)位單位】：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：S567.239
【部分圖文】：

甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)2020屆碩士學(xué)位論文2圖1桃兒七植株生長發(fā)育特性圖A和B分別為未結(jié)果和結(jié)果的植株Fig.1GrowthanddevelopmentalcharacteristicsofS.hexandrum.ImagesAandBrespectivelyrepresentunyielding-fruitandfruitplants.圖2桃兒七根莖及抱窩鱗莖Fig.2RhizomeandbulbofS.hexandrum.

甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)2020屆碩士學(xué)位論文2圖1桃兒七植株生長發(fā)育特性圖A和B分別為未結(jié)果和結(jié)果的植株Fig.1GrowthanddevelopmentalcharacteristicsofS.hexandrum.ImagesAandBrespectivelyrepresentunyielding-fruitandfruitplants.圖2桃兒七根莖及抱窩鱗莖Fig.2RhizomeandbulbofS.hexandrum.

溫光調(diào)控桃兒七生長和鬼臼毒素生物合成的機(jī)制研究3葉片數(shù)量和形狀根據(jù)生長年限不同而異。對于一年生植株，種子萌發(fā)的植株具有兩片子葉(圖3A)，子葉枯萎后，由基部著一個(gè)莖稈，每個(gè)莖稈一個(gè)葉柄、每個(gè)葉柄一片葉，且葉片3裂至葉片基部，每個(gè)裂片又有開裂，但較淺(圖3B)；兩年生植株與一年生植株基本相同，不同之處在于：一個(gè)裂片無開裂，另外兩個(gè)裂片又有一個(gè)開裂，且較深，約為葉片的1/3(圖3C)。三年生植株與一、兩年生植株基本相同，不同之處在于：一個(gè)裂片有一個(gè)開裂，另外兩個(gè)裂片又有兩個(gè)開裂，且裂片均較深，約為葉片的1/3～1/2(圖3D)。四年及以上植株，莖稈開始分枝，大多分兩個(gè)葉柄，每個(gè)葉柄也為一片葉，葉片開裂數(shù)圖3不同年限桃兒七葉片生長發(fā)育特性圖中A/B、C、D、E/F和G/H分別為1、2、3、4年以上和二分叉植株。Fig.3GrowthanddevelopmentalcharacteristicsofS.hexandrumleavesatdifferentyears.ImagesA/B、C、D、E/FandG/Hrepresent1-,2-,3-,over4-year-oldandtwobifurcateplants.
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2875003