不同生育期氮磷鉀脅迫對菊花黃酮類化合物的代謝調(diào)控研究.pdf

1、菊花是菊花(Chrysanthemum morifolium Ramat.)的頭狀花序,在我國中醫(yī)藥寶庫及中醫(yī)治療史上占有重要地位。目前,隨著中藥材GAP的發(fā)展和人們對傳統(tǒng)藥材與健康關(guān)系的認(rèn)識,菊花傳統(tǒng)的栽培方式在逐漸地改進(jìn)和提高,使其種植、生產(chǎn)更加趨向科學(xué)化。礦質(zhì)營養(yǎng)元素是菊花栽培生長過程中不可或缺的因素,施用過多或者缺乏都會對菊花的生長不利,正確的施用不僅可提高菊花產(chǎn)量,同時還會改善其品質(zhì)。本課題采用盆栽試驗的方式,研究大量營養(yǎng)元素

2、缺乏對菊花生長狀態(tài)及次生代謝過程的影響,利用HPLC和FTIR的方法對菊花整個生育期、不同部位的次生代謝產(chǎn)物以及生長狀態(tài)進(jìn)行綜合研究調(diào)查,結(jié)果為我國中藥材GAP和探明藥用植物次生代謝機(jī)制提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:
　　 1.不同生育期缺氮會明顯降低菊花產(chǎn)量,且生殖期缺氮越嚴(yán)重則減產(chǎn)幅度越大；全生育期缺氮會提高菊花頭狀花序與葉片中的總黃酮以及可溶性總糖含量；缺氮在影響黃酮含量的同時會影響其溶解性,即可能影響黃酮的種類；各個處

3、理菊花的中、微量營養(yǎng)元素含量與相對應(yīng)的黃酮含量有重要關(guān)系,其中Ca與黃酮含量在三個處理中均呈顯著性相關(guān),但處理間存在較大差別。
　　 2.HPLC圖譜表明,全生育期缺氮會導(dǎo)致菊花葉片中的次生代謝物種類、含量出現(xiàn)變化,且這些變化與菊花的生育期有關(guān)；FTIR結(jié)果表明,不同生育期缺氮對菊花葉片和頭狀花序的圖譜影響主要發(fā)生在1516和1325 cm-1處,即藥用菊花的第二特征區(qū)段(黃酮類化合物特征區(qū)段)。
　　 3.全生育期缺氮

4、對菊花的生長及側(cè)枝上的頭狀花序發(fā)育有嚴(yán)重影響。全生育期缺氮可以提高菊花在生殖期功能葉片的蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和細(xì)胞間CO2濃度,但同時卻降低了光合速率；全生育期缺氮促進(jìn)菊花新根的生成,但根的整體發(fā)育略低于對照；根部發(fā)育以生殖期缺氮最差,表明菊花在營養(yǎng)生長期以后根部在一定條件下還可繼續(xù)發(fā)育。
　　 4.缺氮對菊花葉片和頭狀花序中肉桂酸含量無影響,但可提高花序中對香豆酸的含量；全生育期缺氮可以提高苯丙氨酸在葉中的含量,但生殖期缺氮卻能

5、使其在頭狀花序中的含量提高；主成分分析(PCA)結(jié)果顯示,不同生育期缺氮條件下,菊花的黃酮及酚類化合物的主代謝途徑與正常施肥條件下不同,在正常生長條件下,這一代謝途徑由底物和PAL酶決定,生殖期缺氮卻由底物和PAL、4CL決定,而全生育期缺氮,則由C4H和4CL決定。
　　 5.不同生育期缺磷會明顯降低菊花產(chǎn)量,生殖期缺磷越嚴(yán)重則減產(chǎn)幅度越大；全生育期缺磷會增加花與葉片黃酮、可溶性總糖含量；缺磷首先會導(dǎo)致花中黃酮含量的增加,即在

6、生殖生長期,低磷脅迫首先會出現(xiàn)在菊花的生殖器官中,進(jìn)而再影響到營養(yǎng)器官；中、微量營養(yǎng)元素在各處理中與黃酮的含量之間的回歸方程隨著生育期及施磷時期而變化,Ca與黃酮含量在三個處理中均呈顯著性相關(guān)。
　　 6.不同生育期缺磷對菊花不同器官的FTIR圖譜基本無影響,缺磷不會導(dǎo)致菊花內(nèi)部新的活性基團(tuán)產(chǎn)生；全生育期缺磷會增加菊花各器官HPLC圖譜中某些峰的強(qiáng)度；缺磷對菊花功能葉片的影響主要表現(xiàn)在生殖生長期；不同生育期缺磷均會導(dǎo)致菊花中黃酮

7、類物質(zhì)的含量增加。
　　 7.缺磷降低菊花植株側(cè)枝及側(cè)蕾的發(fā)育,從而降低菊花產(chǎn)量；缺磷對菊花葉綠素a、b影響不大,但在營養(yǎng)生長期,不同生育期缺磷卻能提高菊花功能葉片的蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和光合作用,且生殖期缺磷還能提高葉片的胞間CO2濃度；在生殖生長期,不同生育期缺磷降低菊花的蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度以及胞間CO2濃度,但不同生育期缺磷提高了菊花葉片的光合作用；全生育期缺磷促進(jìn)菊花根部的發(fā)育,但生殖期缺磷降低其根部的發(fā)育；不同生育期缺磷

8、均能提高菊花根部黃酮含量。
　　 8.不同生育期缺磷條件下菊花植株中黃酮類化合物與苯丙氨酸的回歸方程為Y=-294.46X+150.66(R2=0.9205,P<0.01)(對照)和Y=42.62X+2.49(R2=0.9564,P<0.01)(全生育期缺磷)；在正常施肥條件下,酚類化合物的主代謝過程中分兩個主要部分,分別為主成分1(苯丙氨酸、PAL、肉桂酸和對香豆酸)(88.17％)和主成分2(4CL和C4H)(9.64％)；

9、而在全生育期缺磷條件下的代謝主成分也為兩個,分別為主成分1(苯丙氨酸、肉桂酸、對香豆酸以及C4H)(81.46％)和主成分2(PAL)(18.53％)；缺磷對酚類化合物的影響主要體現(xiàn)在PAL和C4H兩個酶的活性方面。
　　 9.缺鉀明顯降低菊花頭狀花序中黃酮的含量,降幅達(dá)31.4％；各營養(yǎng)元素含量與黃酮含量有重要關(guān)系,但是其之間的回歸方程不盡一致；缺鉀可以降低菊花功能葉片中的蛋白質(zhì)含量,但對頭狀花序中的蛋白質(zhì)含量無影響；全生育期

10、缺鉀可以明顯提高葉片及花序中的可溶性糖含量,與對照相比分別提高55.9％、221％和21.1％。
　　 10.在缺鉀條件下,菊花FTIR圖譜與對照無明顯差別,而且在不同的生育期,菊花功能葉片的FTIR圖譜也無差異,說明缺鉀不會影響到菊花及其葉片中功能成分的變化；在缺鉀條件下,菊花功能葉片的HPLC圖譜與對照有一定差異,在缺鉀條件下,HPLC圖譜中的各物質(zhì)種類和含量都有一定的變化,但是差異不明顯；菊花葉片和花序之間的HPLC圖譜差

11、異較大。
　　 11.缺鉀也會影響菊花側(cè)枝及側(cè)蕾的發(fā)育,從而降低菊花的產(chǎn)量；不同生育期缺鉀對菊花葉片的光合作用影響不一致,缺鉀可以提高菊花營養(yǎng)期葉片的蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度；在生殖期葉片中,不同生育期缺鉀均能降低葉片的蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度以及細(xì)胞間CO2濃度,但能使葉片的光合作用上升；缺鉀使菊花根的生成能力降低。
　　 12.全生育期缺鉀明顯降低菊花中的黃酮和綠原酸含量；缺鉀條件下苯丙氨酸、肉桂酸、對香豆酸與黃酮含量之間的回歸

12、方程分別為Y=285.4118X2-286.1689X+79.8951(R2=0.9375,P<0.05),Y=2.4368X+3.0380(R2=0.9809,P<0.001)和Y=0.2476X+5.5720(R2=0.9929,P<0.0001)(Y,黃酮含量；X,分別為苯丙氨酸、肉桂酸、對香豆酸)；主成分分析結(jié)果顯示,缺鉀條件下,黃酮類化合物合成主途徑中的主要兩個影響因素分別占總信息的88.36％和10.57％,而施鉀條件下的主