引种丹参有效成分测定及低温响应基因挖掘

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论文字数:25656 论文编号:sb2024042610331052280 日期:2024-04-29 来源:硕博论文网

本文是一篇农业论文,本研究通过测定引种丹参生长情况以及主要药用成分的含量来评价引种效果,同时对可能响应低温而引起丹参酮含量变化的相关基因进行挖掘。
1前言
1.1丹参的栽培现状与主要药用成分
丹参(Salvia miltiorrhiza Bge.)为唇形科鼠尾草属植物,以其根及根茎入药,味苦,微寒。归心、肝经(徐智,2015)。《中华人民共和国药典》中记载:丹参具有活血祛瘀,清心除烦,通经止痛之功效。主治胸痹心痛,月经不调,痛经经闭,症瘕积聚,心烦不眠,疮疡肿痛等等病症(方文涛等,2018)。经现代研究发现丹参不仅在防治心脑血管等疾病上有显著的治疗效果,此外还具有抗细菌感染、抗外源过敏、抗氧化、抗凝血和保护心脑细胞的重要作用。
1.1.1丹参的资源分布
丹参是一种分布范围比较广的草本植物,广泛分布于中国的北部、东部和中南部。关于丹参的道地药材产地,有许多历史记载。在《图经本草》中,丹参被记载为始于河南桐柏和山东泰安。曹炳章在《增订伪药条辨》中记载:丹参产安徽滁州和安徽全椒县《本草品汇精要》中记载有湖北随州,而《药物出产辨》记载:“产四川龙安府为佳”(今四川平武)。由此可见,湖北、河南、安徽和四川等省都曾被视为丹参的主要产地或道地产区(解玉丽,2010)。
药用丹参资源丰富,根据第四次全国中药资源普查结果,主要分布于辽宁、河北、河南、山东、山西、江苏、安徽、浙江、江西、福建、湖北、广东、广西、宁夏、陕西、甘肃、四川、湖南、贵州、云南、甘肃、西藏等省区。野生丹参主要生于山坡、草地、林下、溪旁等处,从海拔1km以下的低山、丘陵和平原地带到海拔2-3.5km高山都有分布。
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1.2生态因素对药用植物次生代谢物的影响
药材品质是药用植物在一定生态条件和栽培技术下的植物代谢结果的综合表现,是植物与环境长期互作、共同进化结果的产物(张淼,2011)。已有大量研究表明药用植物的次生代谢过程受遗传基因和环境条件的双重调控。在相同种源的相同人工管理条件下,药用植物的生长发育和有效成分的积累主要受环境生态因素的影响。气候条件(如温度、湿度、光照等)是影响植物生长的关键因素,对植物的自然分布和宜居性起着决定性的作用。不同气候带丹参生物量和有效成分变化也与气象因子具有相关性(梁宗锁等,2014年)。从丹参根系形态上看,日温差大,干旱适中的环境部有利于丹参根系从芦头区生根,有利于根系垂直向下生长,获取维持正常生长所需的水分和养分(刘洋等,2007),这说明丹参的品质是内源因素(基因型、生理生化过程)和外源因素(生态环境、农艺措施)影响的。独特的生态地理环境造就了药用植物独特的品质,产区的生态地理因子对药材品质的形成至关重要。《神农本草经》中提出“土地所出,真伪新陈,并各有法”。特定的大气、水文、土壤等环境条件造就了不同的药材特性。特定的气候因子、土壤因子等环境条件造就了不同的药材特性。
1.2.1干旱因素
近年来,由于全球变暖,世界上许多地区发生了严重的干旱灾害,已经严重影响到农作物的产量。天气炎热时,空气中的水分含量较小,地表水蒸发到空气中,导致土壤含水量降低,进而影响植株的正常生长(王边红,2020)。水是一切生命的源泉,是地球上所有生物和非生物所必须的物质,对于植物的生长以及主要药效成分的合成与积累有着显著的作用(刘晓蕾,2019)。土壤水分含量增加,使植株主根的直径减小,因为植株所吸收到的水分足够,不需要从根源的位置吸收水分,其主根直径产量低。土壤水分含量会影响到土壤中营养物质的有效性,植株茎、叶的光合作用,以及植株通过光合作用合成的有机物的运输。若土壤水分含量过低时,植株根部吸收到的水分少,难以供给地上部分,导致植株叶片卷缩,接受的光照减弱,有机物的合成减慢,影响了植株正常的生长发育;若土壤中含水量过高,导致植株根部所接触到的氧气减少,长时间难以接触到足够的氧气时,可能抑制生长,从而影响植株的生长状况以及其理化性质的改变。不论是对植株自身生长还是人们对其的利用,都产生了不佳的效果。土壤水分含量会直接影响植物对于生长发育所需要的养分的吸收,对于大多数的营养物质,植物都是从土壤中的水分中获得的,土壤水分的变化对植物是否能够正常生长发育有重要影响。
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2材料与方法
2.1试验材料
2.1.1植物材料
引种丹参的试验材料购买于原产地洛阳市丹参栽培基地,经沈阳农业大学董文轩教授鉴定为唇形科鼠尾草属植物丹参(Salvia miltiorrhiza Bge.)。分别于2021年和2022年4月份种植于沈阳农业大学试验基地。原产地的丹参试验材料采集于原产地洛阳市栽培基地。丹参盆栽试验材料取自原产地后移栽于沈阳农业大学药用植物学科植物培养室。丹参毛状根材料由沈阳农业大学药用植物资源开发与利用课题组提供。
2.1.2试验试剂
本试验主要仪器设备与试剂如下:

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2.2试验方法
2.2.1引种栽培试验
引种丹参的栽培试验于2020年4月19日-2021年11月10日在沈阳农业大学试验基地开展。选取色泽红艳、粗细均匀、根系健壮的无病丹参种苗进行移栽。
引种栽培基地所在的辽宁省沈阳市,位于中国东北地区南部,引种地中部,属于温带半湿润大陆性气候,全年气温在-35°C至36°C之间,平均气温8.3°C。全年降水量约500mm,无霜期183天。受季风影响大,降水集中,温差较大并四季分明。
2.2.2引种丹参物候期观测
引种丹参物候观测依据《中国物候观测法》规定,选择每块样地样方大小为5×5m2,观测人员和观测点位要求始终是同一人和同一地点,观测时间为无雨天的上午10点-下午14点之间,频率为每隔3-5天观测一次,如果物候期发生较活跃时,频率缩短到每1-2天观测一次(回爽,2020)。
根据丹参生长发育不同时期的植株生长发育的特点,并参考其他植物物候期的划分情况。本试验由丹参苗长出两片小叶起,移栽到试验田中,所以将丹参的生育全过程分为移栽期、伸长期、开花期、结实期、根部膨大期5个阶段。对于各物候期的物候现象划分标准,详见表2。

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3结果与分析........................................18
3.1引种丹参物候调查与有效成分含量变化规律...............................18
3.1.1引种丹参物候规律...................................18
3.1.2引种丹参产量和有效物质含量的变化.........................19
4讨论....................................39
4.1引种地与原产地温度比较.......................................39
4.2低温对丹参酮类含量的影响.....................................39
4.3 NAC转录因子调控丹参酮合成途径.............................39
5结论......................................41
4讨论

4.1引种地与原产地温度比较
进行引种地与原产地形态指标与含量测定时,发现即使在引种地末次采收时,温度低于原产地,有效成分含量依旧高于原产地。由中国气象网提供的气温报告来看,原产地在11月初平均气温20.2℃,而引种地气温已下降到11.3℃。在温度低于引种地的情况下,丹参酮类含量依旧与引种地持平或相近,甚至显著高于引种地有效成分含量。这一发现,为探究低温是否会提高丹参酮的积累提供思路。

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5结论
本文主要得到以下结论:
1.根据丹参的生育全过程自移栽期后将引种丹参的物候分为五个时期:伸长期、开花期、结果期、结实期和根部膨大期5个阶段。
2.对不同采集时间的丹参药材中5种有效成分含量测定,两年中不同样品中的各种有效成分含量差别比较大。依据《中国药典》(2020版)的规定:隐丹参酮、丹参酮IIA和丹参酮I的总量不得少于0.25%,丹酚酸B的含量不得少于3.0%,采集的丹参药材含量均符合《药典》规定。
3.与河南道地产区的在测产过程中发现末次采收期气温比原产地道地产区隐丹参酮、丹参酮IIA、迷迭香酸含量比较高,猜测是否因低温引起含量变化,并进行了低温胁迫丹参酮含量的试验。
4.低温胁迫处理结果发现丹参酮I、隐丹参酮、丹参酮IIA均有上升趋势。而水溶性成分迷迭香酸没有显著差异。
5.由低温处理的关键基因和SmNAC基因定量结果分析可得,低温胁迫诱导关键基因GGPPS1、CPS1、KSL1,以及SmNAC基因中SmNAC9、SmNAC15、SmNAC21、SmNAC50、SmNAC68的显著上调。
参考文献(略)


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