白浆型参地人参红皮病发病机理研究

论文摘要

人参（Panax Ginseng C.A.Mey）为五加科人参属多年生草本植物，是我国名贵的中药材，因其具有非常高的药用价值和经济价值，被誉为“中药之王”。人参产业是吉林省优势特色资源产业，更是长白山区重要的经济支柱产业之一。人参忌连作，老参地一般要闲置几十年后才能重新栽参，否则各种病害频繁发生，导致产量极低甚至绝收。人参红皮病多发，是人参连作的主要后果之一，其发病特征表现为参根表皮出现不同程度的红褐色，须根显著减少。人参红皮病不仅影响人参的产量，而且显著降低人参的品质。为了明确白浆型人参土壤中人参红皮病的发病机理，本文主要从人参植株中无机元素含量变化、人参表皮中酚类化合物和活性氧，三方面研究了Al与人参红皮病的关系，主要结果如下：通过对6年红皮病和健康人参植株的不同部位（须根、表皮、皮层、中柱、卢头、茎和叶）中无机元素含量（包括Al、Fe、P等11种元素）的分析，与健康人参植株的对应部位作比较，红皮病人参须根、表皮等各部位均显著累积Al、Fe两种元素，其中Al含量累积最为显著，是Fe累积量的10倍以上；而与土壤直接接触的人参植株部位（须根、表皮和卢头）中，Al、Fe和P三种元素积累显著，并且此3个部位中集中积累了人参全株85%以上的Al、Fe含量。根据元素累积情况推测，Al与人参红皮病发病关系更大。通过对1-6年不同年限健康人参植株的不同部位中Al、Ca和Mg含量分析，发现随着人参年限的增加，健康人参植株中Al含量没有出现不断积累的趋势；尽管栽参后土壤中交换态Ca、Mg离子显著增加，但红皮病和健康人参植株中Ca、Mg含量均未出现显著性增加现象，这两个元素对人参红皮病的形成影响有限。植物体内酚类化合物含量的增加，是抵抗外界环境的一种手段。我们对红皮病和健康人参表皮进行组分化学分析（甲苯胺蓝染色和硫代乙醇酸褪色实验），发现红皮病人参表皮中积累了大量的酚类化合物，其显色与酚类化合物的氧化有关。对红皮病和健康人参表皮中总酚含量以及酚类化合物合成（PAL）和氧化（POD和PPO）酶活性分析表明，红皮病人参表皮中总酚含量和酚类化合物合成和氧化酶活性均显著提高。逆境胁迫往往导致植物体内活性氧含量显著增加，过量的活性氧对植物本身也会造成严重的伤害。通过对红皮病和健康人参表皮中丙二醛和重要活性氧的测定，发现红皮病人参表皮中重要的活性氧O2-.和H2O2以及丙二醛含量均显著提高，表明红皮病人参表皮中出现大量的活性氧，其细胞膜也出现严重的过氧化。通过测定红皮病和健康人参表皮中抗氧化酶（SOD、CAT和APX）活性和非酶的抗氧化剂抗坏血酸（AsA和DHA）的含量，发现红皮病人参表皮中抗氧化酶活性及抗坏血酸中T-AsA和AsA含量都显著提高，表明红皮病人参表皮中清除活性氧的酶系统和非酶系统都被激活。酚类化合物能够被活性氧氧化成醌类，醌类化合物的颜色和红皮病人参表皮的颜色相似。因此我推测，人参红皮病可能由于Al胁迫人参植株，刺激人参表皮细胞分泌大量的酚类化合物和活性氧，酚类化合物被活性氧氧化，同时酚类化合物螯合金属Al、Fe以及Fe元素的氧化等人参生理生化活动综合作用的结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 人参红皮病的研究
• 1.2.1 人参红皮病发病特征
• 1.2.2 人参红皮病的危害
• 1.2.3 人参红皮病发病机理研究进展
• 1.3 参地土壤中 Al 毒及其危害
• 1.3.1 白浆型参地土壤中 Al 的毒害
• 1.3.2 Al 对植物的危害
• 1.4 酚类化合物及其与 Al 的关系
• 1.4.1 酚类化合物相关研究
• 1.4.2 酚类化合物与 Al 的关系
• 1.5 活性氧及其与 Al 的关系
• 1.5.1 活性氧相关研究
• 1.5.2 Al 刺激植物体内活性氧的产生
• 1.6 酚类化合物抗氧化及其机制
• 1.6.1 酚类化合物的抗氧化性
• 1.6.2 酚类化合物的氧化
• 1.6.3 酚类化合物抗氧化的机制
• 1.7 研究内容及研究意义
• 第2章 人参植株中无机元素分析
• 2.1 引言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 供试人参植株
• 2.2.2 测定方法
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 6年人参植株无机元素分析
• 2.3.2 1-6 年人参植株 Al、Ca、Mg 含量分析
• 2.4 讨论
• 2.4.1 6 年人参植株无机元素分析
• 2.4.2 1-6 年人参植株 Al、Ca、Mg 元素分析
• 2.5 小结
• 第3章 人参体内酚类化合物、活性氧与人参红皮病的关系研究
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 测定方法
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 人参体内酚类化合物研究
• 3.3.2 人参体内活性氧的研究
• 3.4 讨论
• 3.4.1 人参体内酚类化合物的研究
• 3.4.2 人参体内活性氧的研究
• 3.5 小结
• 第4章 结论与展望
• 参考文献
• 作者简介
• 在学期间所取得的科研成果
• 致谢