鹽地堿蓬甜菜紅素的鑒定及其生物合成的生理機制研究.pdf

1、鹽地堿蓬在濱海的潮間帶或者部分澇洼積水地帶在整個生長期植株地上部分皆為紫紅色,而在地勢較高或者距離海邊較遠的地方植株則呈現(xiàn)綠色.作為一種真鹽生植物,鹽地堿蓬的耐鹽機理已得到了比較廣泛的研究.但是,鹽地堿蓬紅色素為哪一類色素?這類色素的特性及生物學意義如何等至今尚未見報道.本課題主要是對鹽地堿蓬紅色素進行分離鑒定,并對影響紅色素合成的主要環(huán)境因子以及紅色素合成的生理機制進行深入研究. 研究結(jié)果表明:鹽地堿篷紅色素溶于水而不溶于純有

2、機溶劑、在酸性條件下穩(wěn)定且為紅色、在堿性條件下不穩(wěn)定且為黃色、最大吸收峰為538 nm,根據(jù)這些特性我們初步確定該類紅色素為甜菜紅素(Betacyanins).鹽地堿篷甜菜紅素在體外對高溫、強光、堿和氧化劑敏感,而在低溫、黑暗、酸性環(huán)境和沒有氧化劑的條件下穩(wěn)定.鹽地堿篷甜菜紅素體外清除超氧陰離子自由基的能力不如VC,而清除羥自由基的能力遠高于VC. 光照抑制鹽地堿蓬體內(nèi)甜菜紅素合成,黑暗、低溫、高鹽環(huán)境有利于鹽地堿蓬甜菜紅素積累

3、,其中萌發(fā)期黑暗處理是誘導甜菜紅素積累的最重要因子之一.鹽地堿蓬種子暗培養(yǎng)3天得到的幼苗是紫紅色,光照條件下培養(yǎng)3天得到的幼苗則是綠色. 用不同濃度的H<,2>O<,2>澆灌鹽地堿蓬種子、噴灑5天苗齡鹽地堿蓬幼苗的葉片、注射lO天苗齡幼苗的葉片,測定其對鹽地堿蓬甜菜紅素含量的影響.結(jié)果顯示不同方式的H<,2>O<,2>處理對鹽地堿蓬不同器官的甜菜紅素含量影響明顯不同,H<,2>O<,2>澆灌后根中的H<,2>O<,2>含量增加最

4、大,而葉片中甜菜紅素含量增加最明顯,但是葉片中的H<,2>O<,2>含量和根系中的甜菜紅素含量增加卻不顯著.H<,2>O<,2>噴霧和注射雖然能明顯提高葉片中的H<,2>O<,2>含量,但是對葉片甜菜紅素含量卻沒有顯著影響.器官中的H<,2>O<,2>含量和甜菜紅素含量不成正比,葉片甜菜紅素含量主要受到根系H<,2>O<,2>含量而不是葉片和莖H<,2>O<,2>含量的影響.因此,我們得出結(jié)論:H<,2>O<,2>澆灌引起的過氧化脅迫信

5、號首先被根系感知,然后根系合成了某種可以傳遞到葉片并直接誘導甜菜紅素合成的物質(zhì). 培養(yǎng)基中添加不同濃度的Ca<'2+>可以促進暗培養(yǎng)條件鹽地堿蓬甜菜紅素含量,鈣螯合劑EGTA、離子通道抑制劑LaCl<,3>、CaM蛋白抑制劑CPZ和W7都可以抑制黑暗誘導的甜菜紅素積累,但是這些處理對光培養(yǎng)條件下甜菜紅素含量沒有影響.黑暗和光照條件下鹽地堿蓬甜菜紅素含量都隨內(nèi)源鈣的降低而降低.雖然CPZ和W7對光照條件CaM蛋白活性有抑制作用,但

6、對光照條件下甜菜紅素含量卻沒有明顯影響.這些研究結(jié)果說明外源Ca<'2+>及CaM系統(tǒng)只參與了黑暗誘導的甜菜紅素合成過程,內(nèi)源鈣同時參與了黑暗和光照條件下鹽地堿蓬甜菜紅素的合成過程. 在鹽地堿蓬體內(nèi),酪氨酸酶活性只在黑暗條件下培養(yǎng)得到的明顯積累甜菜紅素的幼苗中檢測到,而在光照條件下培養(yǎng)得到的幼苗中則檢測不到,黑暗似乎是保持酪氨酸酶活性必需的條件.而且,當黑暗條件下培養(yǎng)得到的紫紅色芽苗轉(zhuǎn)入光照條件下后,酪氨酸酶的活性伴隨著甜菜紅素