氮素形態(tài)對顛茄生長及托品烷類生物堿代謝的調(diào)控研究.pdf

1、顛茄（Atropa belladonna L.）是茄科顛茄屬的多年生草本植物，是我國藥典規(guī)定的托品烷類生物堿（TAs）唯一藥源植物，其主要藥用成分為莨菪堿和東莨菪堿。但生物堿在顛茄中的含量通常很低，且東莨菪堿含量又遠遠少于莨菪堿，這導(dǎo)致人們關(guān)注顛茄莨菪堿與東莨菪堿的合成、積累與環(huán)境條件的關(guān)系，并期望找到適宜的培育條件以提高莨菪堿與東莨菪堿的產(chǎn)率。氮素是植物生長和代謝重要影響因子之一，不同形態(tài)的氮素對植物有不同的影響，氮素形態(tài)與生物堿的合

2、成與積累也有著重要的聯(lián)系。本文以顛茄實生苗為材料，結(jié)合砂培、澆灌營養(yǎng)液培養(yǎng)方法，設(shè)置不同銨硝配比（0︰100、25︰75、50︰50、75︰25、100︰0），分析不同形態(tài)氮素在不同處理時間對顛茄生長和氮代謝相關(guān)生理指標以及生物堿含量的變化規(guī)律，研究不同形態(tài)氮素對顛茄次生代謝上游產(chǎn)物、信號分子以及關(guān)鍵酶基因表達量的影響，從細胞和基因水平探索氮素形態(tài)調(diào)控顛茄生長、氮素利用以及生物堿合成的機制，以期為顛茄次生代謝與環(huán)境要素的相關(guān)性研究提供基

3、礎(chǔ)資料，對顛茄種植過程中氮肥的合理配施、高效利用提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下：
　　1.整個處理期內(nèi)，隨著硝態(tài)氮比例的增加，顛茄莖葉和根部干質(zhì)量都逐漸升高，其中莖葉干質(zhì)量在全硝營養(yǎng)下最高，根部干質(zhì)量在銨硝比25︰75時最高。測定植株葉綠素含量發(fā)現(xiàn)，銨態(tài)氮比例較高時植株的葉綠素含量也更高。以上結(jié)果表明，顛茄具有喜硝特性，在全硝營養(yǎng)下其地上部和地下部均能積累較多的干物質(zhì)，少量銨態(tài)氮（NH4+≤25％）存在不影響其生長并能增加葉綠素的

4、合成，因此銨硝結(jié)合供氮且銨硝配比為25︰75更有利于顛茄的生長。
　　2.研究不同形態(tài)氮素營養(yǎng)下顛茄主要含氮化合物和氮代謝關(guān)鍵酶隨處理時間的變化發(fā)現(xiàn)，處理初期全銨營養(yǎng)增加了可溶性蛋白的含量，但隨處理時間延長銨硝比50︰50更有利于可溶性蛋白的積累；游離氨基酸含量隨處理液中銨態(tài)氮比例增加總體上表現(xiàn)為升高，在銨硝比75︰25時最高；葉片中硝酸鹽含量隨處理液中硝態(tài)氮比例增加而增加，整個處理期內(nèi)硝態(tài)氮比例大于50%時葉片硝酸鹽含量呈下降趨

5、勢；NR活性隨著處理液中硝態(tài)氮比例的增加而上升，但隨處理時間增加全硝處理下NR活性有下降趨勢；GS活性隨銨態(tài)氮比例的增加呈現(xiàn)先減小后升高的趨勢，并且隨著處理時間的增加單一硝態(tài)氮處理降低了GS活性，單一銨態(tài)氮處理則增加了GS活性。表明隨營養(yǎng)液中硝態(tài)氮比例的增加，顛茄能積累更多的硝酸鹽，從而促進NR活性，而銨態(tài)氮的加入則能增加GS活性，促進了GS/GOGAT循環(huán)，從而提高葉片可溶性蛋白和游離氨基酸含量，因此銨硝結(jié)合供氮且銨硝配比為25︰75

6、更有利于顛茄的氮代謝。
　　3.對顛茄葉片莨菪堿和東莨菪堿的在不同形態(tài)氮素處理不同時間下的變化研究發(fā)現(xiàn)，雖然處理初期銨硝等量供氮組莨菪堿和東莨菪堿含量都不高，但隨著處理時間的延長銨硝等量供氮使生物堿持續(xù)上升，尤其是東莨菪堿增加明顯。整個處理期內(nèi)，全硝處理組東莨菪堿含量都較少。說明氮素形態(tài)顯著影響了顛茄TAs的積累，同時也影響了莨菪堿向東莨菪堿的轉(zhuǎn)化，銨硝比為50︰50時更有利于顛茄生物堿的積累和莨菪堿向東莨菪堿的轉(zhuǎn)化。
　　

7、4.為明確氮素形態(tài)對顛茄生物堿合成調(diào)控的機制，以處理28 d時的顛茄苗為材料研究不同形態(tài)氮素對TAs合成前體腐胺（Put）、信號分子一氧化氮（NO）以及TAs合成途徑關(guān)鍵酶基因PMT、TRⅠ和H6H表達量的影響。對Put及其合成關(guān)鍵酶的檢測發(fā)現(xiàn)，腐胺的含量與腐胺合成的關(guān)鍵酶活性變化基本一致，它們都隨銨態(tài)氮比例的增加而升高，在銨硝比75︰25達到最高；對信號分子NO的檢測發(fā)現(xiàn)，NO濃度隨處理液中硝態(tài)氮比例的減小而減?。粚MT、TRⅠ和H

8、6H表達量的檢測發(fā)現(xiàn)，少量銨態(tài)氮增加了根部PMT與H6H基因表達量，銨硝比為50︰50時葉片和根部PMT、TRⅠ和H6H基因都有較高的表達水平。由此可以推測，氮素形態(tài)對顛茄莨菪堿和東莨菪堿合成的調(diào)控主要通過影響關(guān)鍵酶基因的表達量起作用，銨硝等比供氮條件提高了顛茄葉片中TRⅠ和根部PMT與H6H表達量，促進了腐胺向莨菪堿的合成以及莨菪堿向東莨菪堿的轉(zhuǎn)化。
　　綜上所述，硝態(tài)氮有利于顛茄的初生生長，一定比例的銨態(tài)氮則能促進顛茄的次生代