UV胁迫下苦荞类黄酮代谢及其防御机制研究

论文摘要

类黄酮（flavonoids）是植物体内主要的次生代谢物类型之一。紫外（UV）胁迫通常导致植物体内类黄酮代谢上调,类黄酮在植物体内可起紫外“吸收屏障（UV-filter）”的作用。本文以苦荞（Fagopyrum tataricum L.）新品种9279-21为材料,研究了苦荞类黄酮代谢在UV胁迫适应中的一些作用机制。1.苦荞类黄酮次生代谢对UV胁迫的响应利用HPLC法对苦荞类黄酮成分进行了分析,苦荞幼苗至少含有葛根素（puerarin）、柚皮苷（naringenin）、槲皮苷（quercetin）、芸香苷（rutin）、木犀草素（luteolin）、山奈酚（kaempferol）等类黄酮成分,其中含量最大的三种类黄酮成分依次为槲皮苷、芸香苷（芦丁）、柚皮苷。UV胁迫处理使苦荞类黄酮含量明显提高,幼苗株高降低、叶片直径减小、干重减少,外施类黄酮物质rutin可一定程度抑制苦荞幼苗生长。UV胁迫上调莽草酸—苯丙烷类代谢途径的关键酶PAL（苯丙氨酸解氨酶）和莽草酸途径的关键酶DAHPS（3-脱氧-α-阿拉伯庚酮糖酸-7-磷酸合酶）的活性,使莽草酸—苯丙烷类代谢途径加速而提高类黄酮等次生代谢产物含量。而PAL、DAHPS活性的上调又调整G6PDH活性,更利于莽草酸—苯丙烷类代谢途径的进行而促进类黄酮的形成,这可能是UV胁迫下植物体短期内类黄酮等次生代谢物大幅增加的重要原因。2.UV胁迫下呼吸、碳氮代谢、激素代谢的调整与类黄酮代谢的关系呼吸抑制剂实验证明,UV胁迫下PPP途径增强,UV胁迫通过上调PPP途径的关键酶G6PDH（葡萄糖-6-磷酸脱氢酶）的活性而提高PPP途径的比重,PPP途径产生的赤藓糖-4-磷酸（E4P）经关键酶DAHPS转化成莽草酸,而进入莽草酸途径,利于类黄酮等次生代谢物的合成。苦荞体内碳代谢的其它相关酶（如转化酶、SS、SPS）、氮代谢相关酶（如NR、GS、GOGAT）等也作出了适应这种代谢变化的调整。TCA途径中的关键酶NADH-苹果酸脱氢酶（NADH-MDH）活性在紫外胁迫下也有所提高,但提高幅度小于G6PDH。UV胁迫下,伴随着类黄酮含量的提高,苦荞体内促进生长的IAA下降,IAA的降低与IAA氧化酶活性的提高有关。UV胁迫下苦荞体内早期ABA的水平明显上升,脂氧合

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 前言
• 1.1 植物的次生代谢产物与类黄酮化合物
• 1.2 不同因素对植物类黄酮次生代谢的调控
• 1.3 植物类黄酮代谢的功能及在逆境适应中的作用
• 1.4 类黄酮的抗氧化作用及其机制
• 1.5 荞麦类黄酮研究概况
• 1.6 研究的目的与意义
• 2 材料与方法
• 2.1 实验材料与处理
• 2.1.1 材料来源与培养
• 2.1.2 UV 胁迫处理
• 2.1.3 草甘膦处理
• 2.1.4 外源类黄酮处理
• 2.2 类黄酮的测定
• 2.2.1 总黄酮含量的测定
• 2.2.2 槲皮素、葛根素、芸香苷等类黄酮成分测定
• 2.3 酶活性的测定
• 2.3.1 SOD、CAT、APX、GR 活性的测定
• 2.3.2 脂氧合酶活性的测定
• 2.3.3 苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性的测定
• 2.3.4 3-脱氧-2-阿拉伯庚酮糖-7-磷酸合成酶（ DAHPS）活力的测定
• 2.3.5 葡萄糖-6-磷酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶活性活力的测定
• 2.3.6 硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶活力的测定
• 2.3.7 蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶、转化酶活力的测定
• 2.3.8 IAA 氧化酶活性的测定
• 2.4 活性氧、丙二醛（MDA）与相对电导率（REC）的测定
• 2.5 还原糖、游离氨基酸、芳香族氨基酸、肉桂酸含量的测定
• 2.6 叶绿素、类胡萝卜素、抗坏血酸（AsA）、谷胱甘肽（GSH）的定量测定
• 2.7 呼吸速率和呼吸途径的测定
• 2.8 光合速率（Pn）、表观量子效率（AQY）、羧化效率（CE）的测定
• 2.9 叶黄素循环组分的测定
• 2.10 叶绿素荧光参数的测定
• 2.11 内源激素 IAA 和 ABA 含量的测定
• 3 结果与分析
• 3.1 苦荞类黄酮次生代谢对UV 胁迫的响应
• 3.1.1 苦荞幼苗几种类黄酮成分的HPLC 分析
• 3.1.2 UV 胁迫对苦荞类黄酮含量和幼苗生长的影响
• 3.1.3 UV 胁迫对苯丙烷代谢的影响
• 3.1.4 UV 胁迫下莽草酸途径中的 DAHPS 的变化
• 3.1.5 UV 胁迫下 PAL 和 DAHPS 活性变化的比较
• 3.2 UV 胁迫下呼吸、碳氮代谢和激素代谢的调整与类黄酮代谢的关系
• 3.2.1 UV 胁迫下呼吸速率、呼吸途径的调整与类黄酮代谢的关系
• 3.2.2 UV 胁迫下糖代谢的变化动态
• 3.2.3 UV 胁迫下氮代谢的变化动态
• 3.2.4 UV 胁迫下 IAA 和 ABA 的变化与类黄酮代谢的关系
• 3.3 草甘膦伤害及芳香族氨基酸与类黄酮代谢的关系
• 3.3.1 苦荞幼苗芳香族氨基酸的HPLC 分析
• 3.3.2 草甘膦对类黄酮代谢的抑制
• 3.3.3 草甘膦对游离Phe、Tyr、Trp 的影响
• 3.3.4 草甘膦对游离氨基酸的影响
• 3.3.5 草甘膦作用下PAL 活性的变化
• 3.3.6 芳香氨基酸和类黄酮与草甘膦伤害的相关性
• 3.3.7 外源芳香氨基酸和类黄酮对草甘膦伤害的影响
• 3.4 类黄酮在UV 胁迫引起的氧化胁迫中的作用机制
• 3.4.1 UV 胁迫下膜脂过氧化与类黄酮的关系
• 3.4.2 UV 胁迫对脂氧合酶（LOX）影响及与类黄酮的关系
• 3.4.3 UV 胁迫伤害与活性氧的关系
• 3.4.4 UV 胁迫与抗氧化酶的关系
• 3.4.5 UV 胁迫下 AsA 和 GSH 的变化及与类黄酮的关系
• 3.4.6 引入甲基紫精（MV）评估类黄酮在UV 胁迫中的抗氧化作用
• 2^-、H₂O₂与类黄酮代谢的关系分析'>3.4.7 UV 胁迫下体内 O₂^-、H₂O₂与类黄酮代谢的关系分析
• 3.5 类黄酮代谢对UV 胁迫下光合机构的保护
• 3.5.1 UV 胁迫下光合色素的变化及与类黄酮关系
• 3.5.2 UV 胁迫和草甘膦处理对光合速率的影响
• 3.5.3 UV 胁迫和草甘膦处理对表观量子效率的影响
• 3.5.4 外源类黄酮对UV 胁迫下羧化效率的影响
• 3.5.5 类黄酮对UV 胁迫下类胡萝卜素及叶黄素循环的影响
• 3.5.6 类黄酮对UV 胁迫下荧光特性的影响
• 4 讨论
• 4.1 UV 胁迫下苦荞类黄酮代谢的调整
• 4.2 UV 胁迫下呼吸、碳氮代谢的调整与类黄酮代谢的关系
• 4.3 UV 胁迫下 IAA、ABA 的变化及与类黄酮的关系
• 4.4 草甘膦伤害与次生代谢和类黄酮的相关性
• 4.5 UV 胁迫下类黄酮的抗氧化作用
• 4.6 UV 胁迫对光合机构的伤害及类黄酮的保护作用
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文情况