水杨酸调节霍山石斛类原球茎生长和多糖合成的研究

摘要

霍山石斛是珍贵的药用植物，野生资源濒临灭绝，其药用成分多糖具有抗氧化、提高免疫功能、抗肿瘤以及显著的抗白内障活性。水杨酸广泛存在于植物体内，它能有效调节植物细胞生长代谢，介导植物在生物和非生物胁迫下防卫反应的发生等。目前国内外关于水杨酸调节植物次生代谢产物合成的研究较多，但关于水杨酸诱导多糖合成却未见报道。本文以植物细胞悬浮培养技术为手段，研究水杨酸诱导霍山石斛类原球茎高产多糖，为保护和可持续利用霍山石斛药用资源提供依据。 论文考察了外源水杨酸对霍山石斛类原球茎生长、多糖合成、碳氮磷代谢以及培养基pH的影响，并建立了相关的培养动力学模型。结果表明，水杨酸浓度在50-150μmol/L范围内对细胞生长没有明显的影响，但可显著促进多糖的合成，以100μmol/L浓度的水杨酸处理效果最佳，培养18 d时，多糖产量达到3.129 g/L，是同期对照的1.63倍。水杨酸对多糖合成的促进作用和它促进细胞对培养基中碳源和氮源的利用有关，外源添加100μmol/L的水杨酸，可提高细胞内蔗糖酶、蔗糖合成酶和硝酸还原酶活性，增加胞内蔗糖、葡萄糖、果糖、NO3-和NH4+含量。分别建立了细胞生长、多糖合成和碳源消耗的动力学模型，实验验证表明所建立的模型能够较好地反映水杨酸调控霍山石斛类原球茎悬浮培养的动力学过程。

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致谢

第一章 前 言

1.1 霍山石斛及其活性多糖的研究进展

1.1.1 霍山石斛简介

1.1.2 霍山石斛多糖研究进展

1.1.3 霍山石斛野生资源现状及组织培养

1.2 诱导子调节植物细胞培养生产活性物质的应用

1.2.1 诱导子的概念及其作用机理

1.2.2 诱导子在植物细胞培养中的应用特性

1.2.3 诱导子诱导植物代谢产物合成的研究现状及其作用

1.3 水杨酸调控植物细胞代谢的研究

1.3.1 植物细胞内水杨酸的合成机制

1.3.2 水杨酸促进植物细胞合成代谢产物的作用机制

1.3.3 水杨酸诱导植物活性代谢产物合成的研究

1.4 课题研究的目的、意义和内容

第二章 材料与方法

2.1 植物材料

2.2 培养基

2.3 主要试剂

2.4 主要仪器

2.5 实验方法

2.5.1 诱导子的配置及添加

2.5.2 类原球茎悬浮培养

2.5.3 类原球茎生长量的测定

2.5.4 胞内成分的提取

2.5.5 多糖的提取及测定

2.5.6 蔗糖的测定

2.5.7 葡萄糖的测定

2.5.8 果糖的测定

2.5.9 硝酸根离子的测定

2.5.10 铵根离子的测定

2.5.11 磷酸根离子的测定

2.5.12 酶液的提取

2.5.13 蔗糖酶(EC 3.2.1.26)活性的测定

2.5.14 蔗糖合成酶(EC 2.4.1.13)活性的测定

2.5.15 硝酸还原酶(EC 1.6.6.1)活性的测定

2.5.16 培养基pH的测定

2.5.17数据统计分析方法

第三章 结果与分析

3.1 类原球茎悬浮培养细胞生长与多糖积累的动态变化

3.2 不同诱导子对类原球茎生长和多糖合成的影响

3.3 SA对类原球茎悬浮培养细胞生长的影响

3.4 SA对类原球茎悬浮培养多糖合成的影响

3.5 SA对细胞碳代谢的调节

3.5.1 SA对胞外蔗糖、葡萄糖和果糖利用与转化的影响

3.5.2 SA对胞内蔗糖、葡萄糖和果糖利用与转化的影响

3.5.3 SA对蔗糖酶和蔗糖合成酶活性的影响

3.6 SA对细胞氮代谢的调节

3.6.1 SA对胞外氮利用的影响

3.6.2 SA对胞内氮转化的影响

3.6.3 SA对硝酸还原酶活性的影响

3.7 SA对细胞磷代谢的调节

3.7.1 SA对胞外磷利用的影响

3.7.2 SA对胞内磷转化的影响

3.8 SA对培养基pH值的影响

3.9 类原球茎悬浮培养动力学模型的建立与验证

3.9.1 模型的建立

3.9.2 参数确定与模型验证

第四章 讨 论

4.1 SA对类原球茎生长和多糖合成的影响

4.2 SA调控霍山石斛类原球茎悬浮培养细胞碳代谢

4.3 SA调控霍山石斛类原球茎悬浮培养细胞氮代谢

4.4 SA调控霍山石斛类原球茎悬浮培养细胞磷代谢

4.5 SA对霍山石斛类原球茎细胞培养过程中培养基pH的影响

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献