黄檗主要防御蛋白活力和酚酸含量的时序变化

摘要

黄檗(Phellodendron amurense Rupr.)是芸香科阔叶乔木,在我国主要分布在北方地区。由于传统中药和现代制药的需求,野生黄檗资源遭到严重的破坏,目前已经被列为国家二级保护植物。以往的研究报道,黄檗遭受虫害侵袭严重,林木的正常生长受到影响。因此,对黄檗防御机制的研究尤为重要,目前对黄檗药用成分的研究报道较多,但从化学生态学及植物生理学角度研究性别、树龄、健康状况、空间位置及生长时期与黄檗抗性相关物质之间关系的报道缺乏。本文以37、56年生黄檗为研究对象,从防御蛋白在黄檗植株内的分布及其和酚酸类物质的性别差异、树龄差异、健康状况差异和季节变化规律方面进行了较为系统的研究,探索黄檗组成抗性的防御机制,为黄檗资源的保护和利用提供一些基础数据。研究结果如下:
　　 1、不同生长时期的黄檗健康和受害植株内防御蛋白活性的差异
　　 分析不同生长时期的黄檗健康和受害雌雄株的果实、叶片和树枝内防御蛋白活性的时序变化及健康和受害植株之间防御蛋白活性的差异,采用紫外分光光度法测定防御蛋白——保护性酶、防御性酶和胰蛋白酶抑制剂的活性。结果表明,防御蛋白活性均表现为7月>8月>6月,且不同月份之间差异均显著,而健康和受害植株之间防御蛋白活性差异均不显著(除POD7月份叶片差异显著外)。
　　 2、不同树龄的黄檗雌雄株防御蛋白活性的空间差异
　　 在所测的三个月份中,2个不同树龄的健康和受害雌株的保护酶和PPO活性均表现出树枝最高,叶片次之,果实最低,雄株树枝的保护酶和PPO活性均显著高于叶片的活性；雌株的PAL活性均表现出果实最高,树枝次之,叶片最低,雄株叶片的PAL活性均显著高于树枝的活性；雌株的TI活性均表现出叶片最高,树枝次之,果实最低,雄株树枝的TI活性均显著高于叶片的活性。雌株TI的活性显著低于雄株的活性,而其余防御蛋白的活性均显著高于雄株的活性。2个不同树龄的防御蛋白活性之间差异均显著,且37年生黄檗显著高于56年生黄檗。
　　 3、不同树龄的黄檗健康和受害雌雄株的叶片内酚酸总量的差异
　　 分析不同树龄的黄檗健康和受害雌雄株的叶片内酚酸总量的差异,采用高效液相色谱法分析酚酸含量,共检测出原儿茶酸、绿原酸、咖啡酸、香豆酸、水杨酸、苯甲酸、苯乙酸、阿魏酸和肉桂酸等9种酚酸类物质,受害植株的酚酸种类均多于健康植株的。结果表明,酚酸总量均表现为7月>8月>6月,且不同月份之间差异均显著,健康和受害植株之间酚酸总量差异也均显著。在所测定的三个月份中,雌株的酚酸总量均显著高于雄株的,2个不同树龄的酚酸总量之间差异也均显著,且37年生黄檗显著高于56年生黄檗。
　　 本研究结果表明,性别、树龄、空间位置及生长时期对黄檗植株内防御蛋白的积累影响差异均显著(P<0.05),健康状况对其影响差异不显著；性别、树龄、健康状况及生长时期对黄檗叶片内酚酸总量的积累影响差异均显著(P<0.05)。本文首次比较系统地研究和阐述了性别、树龄、健康状况、空间位置及生长时期对黄檗防御能力的影响,这将为不同性别、不同树龄的黄檗人工林的科学管理和选育优良树种提供新的理论依据,对于推行黄波罗丽木虱的生态防治和减少化学防治对环境造成的危害,具有极其重要的意义。在本研究中,抗性相关物质的活性在黄檗不同空间位置(部位)间波动较大,规律性不明显,这可能与其他因素和树种特性有关,需要在今后的研究中增加黄檗的生物测定,同时进一步对黄檗抗性相关物质的变化规律与黄波罗丽木虱种群数量变化趋势的分析,以期提供更加可靠的理论依据。