旱盐逆境下硅提高甘草药材产量和品质的生理生化机制研究

摘要

本文以一年生甘草（Glycyrrhiza uralensis Fisch.）为研究材料，采用盆栽土培实验，设计不同程度旱盐双重胁迫下加入外源硅（Si）处理，经过连续一年的动态采样，从甘草生长、药材产量、有效成分含量及积累量、生理生化特性等多个层面分析比较，探讨Si对不同程度旱盐胁迫下甘草药材产量、质量的影响效应及其机制，为盐渍、干旱环境下甘草的高产优质栽培提供重要的理论依据。主要研究结果如下：
　　1.处理后70天Si明显促进了所有胁迫条件下甘草地上部分的生长，而在处理后110天，Si主要促进甘草地下部分的生长；Si有效缓解了旱盐胁迫对甘草叶片解剖结构造成的损伤，使部分海绵细胞栅栏化，细胞结构比较完整，排列也变得紧密且维管束面积略有增加。
　　2.Si处理显著提高了旱盐胁迫下甘草药材的产量，且在SD1、SD2胁迫条件下的提高效应更加明显。Si处理增加了甘草药材中有效成分含量和积累量，此作用在SD2胁迫条件下最强，S胁迫下次之。
　　3.Si处理通过提高抗氧化酶活性和非酶抗氧化剂含量缓解了旱盐胁迫造成的膜脂过氧化损伤，减少ROS含量，使细胞膜透性和MDA含量降低，且此效应因胁迫程度和生长时期而异。在处理后70天，Si提高了S胁迫下CAT、APX活性和AsA含量；SD1胁迫下Si主要提高了CAT、GPX、GR活性和GSH含量；SD2胁迫下Si提高了CAT、APX、GR活性和AsA、GSH含量。而在处理后110天，Si的调节作用表现得更为突出：S胁迫下Si提高了CAT、APX、GPX活性和AsA含量，而降低了POD活性；SD1胁迫下Si主要提高了CAT、APX、GR活性和GSH含量；SD2胁迫下Si提高了SOD、APX、GPX、GR活性和GSH、AsA含量。
　　4.在整个处理期间Si处理显著降低了各胁迫条件下甘草根、茎、叶中Na+含量，也在一定程度上增加了K+含量，进而提高了K+/Na+。而Si仅在处理后110天明显影响了有机渗透调节物脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白质含量，这三者之间相辅相成，协调一致地发挥渗透调节作用。
　　5.在整个处理期间Si处理使得所有胁迫条件下甘草叶片碳代谢酶活性增强，且此效应以SD2胁迫下最强，而全碳含量却只在处理后70天SD1、SD2胁迫下达到显著水平；Si处理提高了处理后70天SD2胁迫下NR活性和整个处理期间所有胁迫条件下GS活性，增加了整个处理期间S及SD1胁迫下全氮含量，最终使得C/N在SD1、SD2胁迫条件下显著增加。
　　6.Si处理提高了胁迫条件下甘草叶绿素含量、RWC，从而提高光合速率；蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度也显著提高，最终提高了SD1、SD2胁迫下甘草水分利用效率，进而提高甘草对旱盐胁迫的耐受性。
　　7. Si调节不同程度旱盐胁迫下甘草药材产量和质量的机制可能为：一方面，Si通过缓解氧化应激、渗透压力，增强碳氮代谢，提高光合作用与水分利用，提高自身抗逆性，从而促进甘草生长、提高药材产量；另一方面，Si通过提高有机渗透调节物质含量及碳氮代谢产物含量，进而影响甘草中有效成分相对含量，而有效成分积累量的提高主要是通过促进根部生长及次生代谢产物含量两方面来实现的。

目录

声明

中英文缩略词表

第一章立题依据及研究方案

1.1 立题依据

1.2 研究内容

1.3 实验材料

1.4 实验设计和方法

1.5 技术路线

1.6 数据统计分析方法

第二章硅对旱盐胁迫下甘草生长及解剖结构的影响

2.1 实验材料、仪器与试剂

2.2 实验方法

2.3 结果与分析

2.4 小结与讨论

第三章 硅对旱盐胁迫下甘草药材产量和品质的影响

3.1 实验材料、仪器与试剂

3.2 实验方法

3.3 结果与分析

3.4 小结与讨论

第四章 硅对旱盐胁迫下甘草抗氧化系统的影响

4.1 实验材料、仪器与试剂

4.2 实验方法

4.3 结果与分析

4.4 小结与讨论

第五章 硅对旱盐胁迫下甘草渗透调节的影响

5.1 实验材料、仪器与试剂

5.2 实验方法

5.3 结果与分析

5.4 小结与讨论

第六章 硅对旱盐胁迫下甘草碳氮代谢的影响

6.1 实验材料、仪器与试剂

6.2 实验方法

6.3 结果与分析

6.4 小结与讨论

第七章 硅对旱盐胁迫下甘草光合特性和水分利用的影响

7.1 实验材料、仪器与试剂

7.3 结果与分析

7.4 小结与讨论

第八章 硅对旱盐胁迫下甘草不同部位硅含量的影响

8.1 实验材料、仪器与试剂

8.2 测定方法

8.3 结果与分析

8.4 小结与讨论

第九章 硅影响旱盐胁迫下甘草产量与质量的机制探讨

9.1 甘草根茎叶中Si含量与甘草生长、有效成分及生理生化特性的相关分析

9.2 甘草药材产量、甘草酸相对含量及积累量与Si含量、生理生化特性的相关分析

9.3 甘草根茎叶中Si含量与甘草药材产量、甘草酸相对含量及积累量通径分析

9.4 甘草药材产量与其生长特性的逐步线性回归和通径分析

9.5 甘草酸相对含量及积累量与药材产量、其它有效成分含量及积累量通径分析

9.6 结论与讨论

9.7 创新

文献综述

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文

个人简历