盐胁迫对黄花蒿的生理影响及青蒿素生物合成的调节研究

摘要

青蒿素是从药用植物黄花蒿（Artemisia annua L.）中提取的具有过氧桥键的倍半萜内脂类化合物，在治疗疟疾和抗氯喹恶性疟疾患者方面疗效显著，并且毒副作用较小而被广泛应用。目前，青蒿素的主要从黄花蒿植株中直接提取获得，但是黄花蒿植株中青蒿素的含量普遍偏低，限制了青蒿素的大规模生产。近年来的多项研究发现，很多理化因子都可以诱导药用植物次生代谢产物的合成，并且已在诱导黄花蒿青蒿素合成方面应用。盐胁迫作为世界范围影响巨大的环境因子，其对植物生长的影响备受关注，而近年来将盐胁迫作为一种刺激因子诱导植物次生代谢产物的积累成为科学家们关注的热点。本课题研究了NaCl溶液造成的盐胁迫对黄花蒿植株生长、生理生化响应、次生代谢产物积累的影响，并探究了产生这些影响的机制。
　　首先，研究了盐胁迫刺激下黄花蒿植株的生长状况，盐胁迫处理一个月后随处理盐浓度的增加黄花蒿植株生长受到抑制的情况加剧。8g/LNaCl溶液对黄花蒿生长的抑制率达76.92％。另外盐胁迫处理后叶片表面的气孔密度、叶片光合色素的含量均降低。光合作用相关指标净光合速率、胞内CO2浓度、气孔导度也分别减少了27.9%、10.5%和39.5%。
　　在对盐胁迫下黄花蒿氧化还原相关生理指标的测定中我们发现，盐胁迫从处理早期就引起了活性氧的迸发以及脂质过氧化损伤，盐胁迫处理一个月后O2-.、H2O2和MDA含量仍然比对照高41.7%、72.7%和25.2%。同时植物体内各抗氧化酶的活性也不同程度增加。另外G6PDH的活性在盐胁迫下也被诱导增加，其活性比对照组高32.11%。在使用专一的抑制剂作用G6PDH后，发现盐胁迫下G6PDH的活性变化可以影响活性氧的产生。
　　最后对黄花蒿挥发油成分的测定显示，盐胁迫作用黄花蒿植株可以影响其挥发油成分的组成。盐胁迫在诱导青蒿素含量增加的同时，也诱导了黄花蒿植株叶片近轴面和远轴面腺毛密度分别增加62.5%和66.7%。基因表达水平对青蒿素生物合成关键基因ADS和CYP71AV1的测定显示，盐胁迫诱导了这些基因的表达。另外，实验结果显示盐胁迫下G6PDH活性的变化可以影响青蒿素的含量以及青蒿素合成相关基因的表达水平。
　　综上所述，本课题深入探究了盐胁迫抑制黄花蒿生长的生理机制；G6PDH在盐胁迫诱导活性氧迸发中的作用；并从基因水平探究了盐胁迫诱导青蒿素积累的机制；同时首次提出了盐胁迫下G6PDH活性增加对青蒿素生物合成的贡献。本研究为有效利用盐胁迫刺激青蒿素合成以及研究黄花蒿的盐胁迫响应机制提供了参考依据。

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第一章 引言

1盐胁迫对药用植物生理和次生代谢的影响

2黄花蒿和青蒿素研究概况

3本课题主要研究内容

第二章 黄花蒿生长对盐胁迫的响应

2.1 引言

2.2 实验试剂与仪器

2.3 实验对象

2.4 实验方法

2.5 实验结果

2.6 讨论与小结

第三章 黄花蒿对盐胁迫的生理响应

3.1 引言

3.2 实验试剂与仪器

3.3 实验对象

3.4 实验方法

3.5 实验结果

3.6 讨论与小结

第四章黄花蒿次生代谢对盐胁迫的响应

4.1 引言

4.2 实验试剂与仪器

4.3 实验对象

4.4 实验方法

4.5 实验结果

4.6 讨论与小结

论文总结与展望

一、主要结论

二、展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文及成果

附录

致谢