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增强UV-B辐射对黄芩生长、生理生化及化学成分的影响

作　者: 唐文婷
导　师: 岳明
学　校: 西北大学
专　业: 生态学
关键词: 增强UV-B辐射黄芩生长生理生化化学成分
分类号: S567.239
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

臭氧层减薄导致到达地球表面的UV-B辐射(280～320nm)增加,对植物产生许多直接的和间接的影响,包括DNA、蛋白质和膜质的损伤,光合作用的改变,植物生长、形态以及繁殖的改变、抗氧化系统以及次生代谢方面的调节。近几十年的研究中,相对于温室和生长室中的研究来说,大田条件下的研究较少,而前者可能由于光谱的不平衡而夸大增强UV-B辐射对植物的消极影响。大多数研究中,UV-B辐射期较短,对幼苗的研究较多,并且绝大多数研究没有考虑植株下部叶片的生理生化。基于以上背景,本研究以黄芩(Scutellaria baicalensis)为研究对象,在大田条件下进行,设置两种增强UV-B辐射强度,UV-B辐照期较长,并且同时采集直接接受UV-B辐射的上部叶片以及处于植株底部的叶片,希望了解黄芩的生长及生理生化在长期增强UV-B辐射下产生的变化。近些年来,UV-B辐射对植物次生代谢的影响受到越来越多的重视,研究对象不仅仅局限于叶表面黄酮为主的紫外吸收物以及与此相关的代谢途径方面,也涉及众多药用植物的有效成分。本研究采用HPLC的方法对黄芩根中的有效成分进行分析,并结合LC-MS,对黄芩叶中的多种黄酮类化合物进行定性和定量分析,希望了解长期增强UV-B辐射对黄芩中黄酮类化合物的影响。本研究也尝试采用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)分析UV-B辐射对黄芩不同部位化学成分的影响。研究结果表明：1.长期增强UV-B辐射造成了黄芩叶片形态的改变,抑制其生长,改变其生物量分配,影响其生理生化和开花数目。2.长期增强UV-B辐射对黄芩地上部分生物量的影响大于地下部分,同时植株下部叶片的生理生化较少地受到UV-B辐射的影响。我们推测黄芩在长期增强UV-B辐射下更倾向于在整体上适应胁迫环境。3.虽然UV-B辐射对植株上部叶片生理生化的影响大于下部,并且对地上部分的影响大于地下部分,但是最终在地上及地下部分生物量方面都表现出抑制效应。从微观水平上讲,这就意味“细胞通讯”可能在植物体内发挥作用。我们需要深入了解UV-B辐射下的信号转导过程以及细胞间的通讯,进而认识到不同部位间发生的细胞信号传递的过程,从而帮助我们解答在较为宏观的层次上发现的问题。这方面的研究中,可溶性糖不仅仅应被作为渗透调节物质进行研究,在UV-B辐射中,糖类信号分子的作用值得深入研究。4.根中有效成分含量的变化在增强UV-B辐射下并不明显,相反黄芩叶片中的黄酮类成分则在长期增强UV-B辐射下产生了较为明显的变化,虽然紫外吸收物的分析结果显示,总的黄酮类化合物含量没有受到增强UV-B辐射的影响,但HPLC分析结果显示某些黄酮类物质的含量明显增加。我们认为,UV-B辐射对黄酮类物质的诱导是有选择性的,同时对于未知结构的被UV-B辐射诱导的黄酮类化合物的鉴定工作还需深入。5.UV-B辐射增加了黄芩根及叶中醇类、酚类物质、黄酮类物质及其糖苷的含量。与根和叶中的情况相反,UV-B辐射降低了茎中黄酮类、不饱和脂类以及内酯类物质的含量,说明UV-B辐射下黄芩产生了次生代谢方面的变化,并且植株不同部位间的次生代谢方面存在权衡。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-13
第一章前言  13-20
  1.1 UV-B辐射对植物生理生化的影响  13-16
    1.1.1 UV-B辐射下叶片的可见伤害症状  13-14
    1.1.2 UV-B辐射对植物光合作用的影响  14
    1.1.3 UV-B辐射对植物光合产物的影响  14-15
    1.1.4 UV-B辐射对植物抗氧化系统的影响  15-16
  1.2 UV-B辐射对叶片形态及植物生长的影响  16
  1.3 UV-B辐射对植物化学成分的影响  16-17
  1.4 黄芩概况  17-18
  1.5 研究目的及意义  18-20
第二章增强UV-B辐射对黄芩生长及生理生化的影响  20-42
  2.1 材料与方法  20-25
    2.1.1 材料与UV-B辐射处理  20
    2.1.2 生长及生理生化指标的测定  20-24
      2.1.2.1 叶面积的测定  20-21
      2.1.2.2 生物量的测定  21
      2.1.2.3 开花数目的测定  21
      2.1.2.4 花青素含量的测定  21
      2.1.2.5 SOD活性的测定  21
      2.1.2.6 POD及CAT活性的测定  21-22
      2.1.2.7 抗坏血酸含量的测定  22
      2.1.2.8 游离脯氨酸含量的测定  22-23
      2.1.2.9 光合色素含量的测定  23
      2.1.2.10 紫外吸收物含量的测定  23-24
      2.1.2.11 可溶性糖含量的测定  24
      2.1.2.12 丙二醛含量的测定  24
    2.1.3 数据处理  24-25
  2.2 结果与分析  25-36
    2.2.1 增强UV-B辐射对黄芩叶片形态的影响  25-26
    2.2.2 增强UV-B辐射对黄芩生物量的影响  26-29
    2.2.3 增强UV-B辐射对黄芩开花数目的影响  29-30
    2.2.4 增强UV-B辐射对黄芩花中花青素含量的影响  30-31
    2.2.5 增强UV-B辐射对黄芩叶片抗氧化酶活性的影响  31-32
    2.2.6 增强UV-B辐射对黄芩叶片抗坏血酸含量的影响  32
    2.2.7 增强UV-B辐射对黄芩叶片游离脯氨酸含量的影响  32-33
    2.2.8 增强UV-B辐射对黄芩叶片光合色素含量的影响  33-34
    2.2.9 增强UV-B辐射对黄芩叶片紫外吸收物含量的影响  34-35
    2.2.10 增强UV-B辐射对黄芩叶片可溶性糖含量的影响  35
    2.2.11 增强UV-B辐射对黄芩叶片丙二醛含量的影响  35-36
  2.3 讨论  36-40
    2.3.1 增强UV-B辐射对黄芩叶片形态及生长发育的影响  36-37
    2.3.2 增强UV-B辐射对黄芩抗氧化系统及膜质的影响  37-39
    2.3.3 增强UV-B辐射对黄芩紫外吸收物含量的影响  39-40
    2.3.4 增强UV-B辐射对黄芩叶片光合色素含量的影响  40
  2.4 小结  40-42
第三章增强UV-B辐射对黄芩不同部位化学成分的影响  42-49
  3.1 材料与方法  42-43
    3.1.1 材料与UV-B处理  42
    3.1.2 样品的制备  42-43
    3.1.3 仪器设备、测试条件和数据处理  43
  3.2 结果与分析  43-48
  3.3 小结  48-49
第四章增强UV-B辐射对黄芩中黄酮类化学成分的影响  49-68
  4.1 材料与方法  49-53
    4.1.1 材料与UV-B处理  49
    4.1.2 仪器  49-50
    4.1.3 试剂  50
    4.1.4 LC-MS及HPLC样品溶液的制备  50
    4.1.5 LC-MS条件及样品的测定  50
    4.1.6 HPLC条件  50-51
    4.1.7 标准品  51
    4.1.8 对照品溶液制备  51
    4.1.9 标准曲线的绘制  51-52
    4.1.10 样品的测定  52
    4.1.11 数据处理  52-53
      4.1.11.1 各黄酮类化学成分相对峰面积分析  52
      4.1.11.2 方差分析及做图  52-53
  4.2 结果与分析  53-65
    4.2.1 LC-MS分析结果  53-61
    4.2.2 黄酮类化合物相对峰面积的比较  61-64
    4.2.3 几种黄酮类化合物的定量分析  64-65
  4.3 讨论  65-67
  4.4 小结  67-68
结论  68-69
参考文献  69-86
攻读硕士学位期间取得的科研成果  86-87
致谢  87

增强UV-B辐射对黄芩生长、生理生化及化学成分的影响

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