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        不同光照強度對臺灣金線蓮生長發(fā)育和次生代謝物合成的影響

        2016-10-24 19:43:15鄭連金馬增強肖玉蘭
        安徽農(nóng)學(xué)通報 2016年16期

        鄭連金 馬增強 肖玉蘭

        摘 要:該研究以臺灣金線蓮(A. formosanus Hayata)為試驗材料,分別采取光照強度為10μmol·m-2·s-1、30μmol·m-2·s-1、60μmol·m-2·s-1、90μmol·m-2·s-1進行處理,觀測不同光照強度對臺灣金線蓮的形態(tài)指標(biāo)和生理指標(biāo)的影響。結(jié)果表明,L10光強條件下,臺灣金線蓮能夠積累更多的總黃酮;L30光強條件下,最有利于生物量的積累;L60光強條件下,可誘導(dǎo)臺灣金線蓮產(chǎn)生次生代謝產(chǎn)物異鼠李素。

        關(guān)鍵詞:臺灣金線蓮;光照強度;總黃酮;異鼠李素

        中圖分類號 S567 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731(2016)16-0025-03

        Abstract:Taking Aoectochilus formosanus as experiment material,we used light intensity of 10,30,60,90μmol·m-2·s-1 respectively to observe the influence of different light intensities on the morphological and physiological indexes of Aoectochilus formosanus. The results showed that,Aoectochilus formosanus can accumulate more total flavonoids by L10;L30 was most beneficial to the accumulation of biomass;Hard light L60 can induce Aoectochilus formosanus to produce the secondary metabolites of isorhamnetin.

        Key words:Aoectochilus formosanus;Light intensity;Total flavonoids;Isorhamnetin

        臺灣金線蓮(A. formosanus Hayata)是蘭科(Orchidaceae)開唇蘭屬(Anoectochilus)的多年生草本植物,是我國傳統(tǒng)的珍貴藥材,在民間素有“藥王”、“金草”、“神藥”、“烏人參”等美稱。臺灣金線蓮全草均可入藥,其味甘微苦,性平、微寒,具有清熱涼血,除濕解毒,生津養(yǎng)顏,調(diào)和氣血、五臟,養(yǎng)壽延年的功效。

        由于金線蓮對生態(tài)環(huán)境要求嚴(yán)格,加之近年其自然生境遭受嚴(yán)重破壞,野生金線蓮越來越少。本試驗研究了不同光照強度對臺灣金線蓮的形態(tài)指標(biāo)和生理指標(biāo)的影響,旨在了解臺灣金線蓮對光照強度的需求規(guī)律,找出適合臺灣金線蓮生長發(fā)育的光照強度,為臺灣金線蓮的人工栽培馴化提供技術(shù)支撐。

        1 材料與方法

        1.1 材料 2014年1月,以經(jīng)過組織培養(yǎng)2個月的臺灣金線蓮(平均鮮重0.8g,高約7cm)移栽苗(移栽15d)為試驗材料。種苗栽到塑料培養(yǎng)盤中(550mm×230mm×10mm,32株/盤),將培養(yǎng)盤放在環(huán)境控制室人工光源(36W三基色熒光燈)條件下培養(yǎng),培養(yǎng)基質(zhì)為蛭石與腐殖土(1∶3)。

        1.2 方法 臺灣金線蓮幼苗在光環(huán)境控制條件下培育45d,根據(jù)熒光燈開啟數(shù)量不同調(diào)節(jié)光照強度(PPF)設(shè)置4個PPF試驗區(qū),光照強度分別為10μmol·m-2·s-1、30μmol·m-2·s-1、60μmol·m-2·s-1、90μmol·m-2·s-1,觀察不同PPF試驗區(qū)條件下臺灣金線蓮幼苗生長狀況。培養(yǎng)的條件如下:環(huán)境控制室保持溫度(25±1)℃、相對濕度(80±5)%、光周期14h/d、CO2濃度1 200μmol/mol。

        1.3 測定方法 用電子天平量植株鮮重后,于80℃烘箱中烘72h后測量其干重。凈光合電子傳遞速率采用葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)(Maxi-Imaging-PAM)測量。葉綠素及類胡蘿卜素含量測量采用1∶1的乙醇、丙酮混合液在黑暗中常溫浸提72h后用分光光度計測量其吸光度值,按照Arnon法修正公式計算。依據(jù)SOD抑制NBT在光下的還原作用來確定其活性大小。金線蓮槲皮素、山奈酚、異鼠李素苷元的定性及定量分析,采用高效液相色譜法(HPLC)??傸S酮含量的測量:以異鼠李素為標(biāo)準(zhǔn)液,用分光光度計法測定。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 形態(tài)指標(biāo) 臺灣金線蓮的幼苗在不同光照強度下培育45d后,各試驗區(qū)不同光強下生長發(fā)育呈現(xiàn)出明顯的差異,葉面積、株高、鮮重、干重及干鮮重比例均有顯著性差異(表1,圖1)。第45d,試驗區(qū)PPF30葉色深綠、葉片肥厚,莖稈粗壯、節(jié)間較長、莖的下部呈現(xiàn)輕微的紫紅色,其葉面積、株高、鮮重和干重為最高水平;試驗區(qū)PPF90葉片較小、節(jié)間較短、莖稈和葉片呈黃綠色,明顯表現(xiàn)出生長受到抑制,其葉面積、株高、鮮重和干重為最低水平;試驗區(qū)PPF60的臺灣金線蓮的葉色淺綠、葉片薄弱,莖桿纖弱、節(jié)間距短,表現(xiàn)出生長受到抑制的現(xiàn)象;試驗區(qū)PPF10的葉色、莖粗和節(jié)間距介于試驗區(qū)PPF30與PPF60之間,其鮮重和干重明顯低于試驗區(qū)PPF30與PPF60。結(jié)果表明,光照強度從10μmol·m-2·s-1增強到30μmol·m-2·s-1臺灣金線蓮植物鮮重干重顯著增加,超過30μmol·m-2·s-1時,光照強度可導(dǎo)致植物干重鮮重明顯降低。

        2.2 生理指標(biāo)

        2.2.1 葉綠素 從葉綠素總含量來看(圖2),各試驗區(qū)葉綠素總含量存在顯著差異,其中L10處理條件下的葉綠素總含量最高,L30與L60處理條件下的葉綠素總含量相近,但比L10處理條件下要低,L90處理條件下葉綠素含量最低。隨著光照強度的增加,葉綠素總含量存在降低的趨勢,葉綠素a/b值呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢,表明較高的光照強度可以抑制臺灣金線蓮體內(nèi)的葉綠素合成,但可以顯著提高葉綠素a/b值。由于葉綠素總含量及綠素a/b值共同決定植物的光合能力,低光照L30條件下,臺灣金線蓮植株因為合成相對較多的葉綠素以及存在相對較高綠素a/b值,從而可以吸收更多的光能用于光合作用。

        2.2.2 植物抗氧化活性研究 植物處于逆境(光脅迫)時,體內(nèi)會產(chǎn)生大量的活性氧,從而對植物本身造成嚴(yán)重的傷害,而SOD有保護生物體免受活性氧傷害的能力。強光脅迫對SOD活性的影響,前人已在植物整體和細(xì)胞水平上進行了一些研究,在灼燒條件下,SOD活性有所下降,而未灼燒時,SOD活性呈上升趨勢。本文分別測定了4個PPF試驗區(qū)條件下的SOD活性變化,結(jié)果發(fā)現(xiàn)(圖3):經(jīng)不同光照強度處理的葉片SOD活性變化幅度非常顯著,隨著光照強度的提高,SOD活性呈上升趨勢。L10光強下葉片的SOD活性最小為61.11U/g,L60光強下葉片的SOD活性最大為103.33U/g,L30與L90光強下葉片的SOD活性介于L10與L60光照處理組之間,分別為103.33U/g、123.89U/g。SOD活性可在一定程度上反映植物的生長狀況,L60與L90條件下SOD酶活性最高,光照強度已對植物造成一定程度的灼燒,此光照條件并不適合臺灣金線蓮生長發(fā)育,相比較而言,L10與L30光照條件更適合臺灣金線蓮生長。對于短時間內(nèi)一定光強的變化,植物體可以通過產(chǎn)生類胡蘿卜素的方式使其免受強光造成的傷害。從圖3可以看出,隨光強度的增強,類胡蘿卜素含量隨著光照強度的增加逐漸下降,這可能由于植物體內(nèi)產(chǎn)生了其他抗氧化物質(zhì)(如SOD酶)及啟動了其他抗氧化調(diào)節(jié)機制(如次生代謝調(diào)節(jié)),不再需要合成大量的類胡蘿卜素。

        2.2.3 臺灣金線蓮槲皮素、山奈酚、異鼠李素的測定 化學(xué)成分研究結(jié)果顯示,臺灣金線蓮含有黃酮化合物20種,黃酮種類較多,其母核類型則相對集中,主要為槲皮素、山奈酚、異鼠李素型三種,目前發(fā)現(xiàn)的臺灣金線蓮黃酮均為苷鍵易斷裂的氧苷。本實驗對藥材提取物進行酸水解,使樣品種黃酮苷鍵斷裂,生成了幾種主要苷元。不同試驗區(qū)培養(yǎng)的臺灣金線蓮,其母核類型可能會有所差異,水解后的苷元類型的有無及含量多少將作為一項重要的檢測指標(biāo)。本研究利用HPLC技術(shù)對4種試驗區(qū)培養(yǎng)45d的臺灣金線蓮槲皮素、山奈酚、異鼠李素苷元進行定性及定量分析,只有L60試驗區(qū)臺灣金線蓮檢測到少量異鼠李素(圖4,含量約為0.002%),L10、L30、L90試驗區(qū)臺灣金線蓮均未檢測到槲皮素、山奈酚、異鼠李素三種苷元(圖5)。結(jié)果表明,L60的強光照條件下,可有效地促進臺灣金線蓮體內(nèi)異鼠李素的合成與積累。

        2.2.4 臺灣金線蓮總黃酮含量的測定 臺灣金線蓮總黃酮含量隨光照強度的增強而顯著降低,在試驗區(qū)L10時,黃酮含量達(dá)到最高值為2.40%,隨后呈下降趨勢(圖7)??傸S酮含量的變化與類胡蘿卜素的變化趨勢基本一致,與SOD活性的變化趨勢基本相反。結(jié)果表明,臺灣金線蓮總黃酮累積在光照強度超過10μmol·m-2·s-1后受到抑制,光照強度的增強不利于總黃酮含量的累積。

        3 結(jié)論

        由本次試驗可知:L10光強條件下,臺灣金線蓮能夠積累更多的總黃酮;L30光強條件下,最有利于生物量的積累,從生長角度來說,最適合植物的生長發(fā)育;L60光強條件下,強光可誘導(dǎo)臺灣金線蓮產(chǎn)生此生代謝產(chǎn)物異鼠李素。

        參考文獻

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