稀土元素对霍山石斛类原球茎生长和多糖合成影响的研究

摘要

霍山石斛是我国的传统名贵中草药，野生资源濒临灭绝。现代药理研究证明，霍山石斛具有抗氧化、免疫调节、抗肿瘤及抗白内障等功能，且活性强弱与多糖含量有关。稀土元素是植物生长和代谢产物合成的有效调节剂之一，适宜浓度的稀土元素能显著促进植物细胞生长和代谢产物合成。当前，稀土元素调节代谢产物合成的研究主要集中在次生代谢产物方面，但有关稀土元素调节植物细胞多糖合成的研究少有报道。 本实验以改良的MS培养基为基本培养基，考察了稀土元素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。结果表明，La3+不适合霍山石斛类原球茎生长与多糖的合成，Ce3+、Nd3+浓度在5-40μmol/L范围内，对细胞生长及活性多糖的合成均有促进作用，两种稀土元素均以10μmol/L浓度的处理效果最佳。培养24d时，类原球茎生长量(DW)分别达到25.45 g/L和24.50g/L，比同期对照提高了20％以上。培养18 d时，多糖产量分别达到3.35 g/L和3.41 g/L，均比同期对照提高了50％以上。通过分析悬浮培养过程中稀土元素对类原球茎碳、氮代谢的影响，初步探讨了稀土元素影响类原球茎生长和多糖合成的可能作用途径。结果表明，稀土元素可能是通过调节与碳氮代谢相关酶的活性(蔗糖酶、蔗糖合成酶等)来影响生长发育过程中类原球茎对碳氮源的利用，从而调节类原球茎生长和多糖合成。 研究结果提示，向培养基中添加稀土元素可以调节霍山石斛类原球茎生长和多糖合成，并能显著提高多糖产量，这将为实现类原球茎的大规模培养生产活性多糖提供理论依据。

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致谢

第一章前 言

1.1稀土元素的简介

1.2稀土元素对植物生长与代谢产物合成的影响

1.2.1稀土元素对植物生长的影响

1.2.2稀土元素对植物代谢产物合成的影响

1.3稀土元素的作用机理

1.3.1稀土元素对植物细胞相关酶系的影响

1.3.2稀土作为活性金属调节植物生长代谢

1.3.3稀土元素对细胞膜渗透性的影响

1.3.4稀土元素对植物细胞超微结构的影响

1.3.5稀土元素对活性氧的清除作用

1.4植物细胞的悬浮培养

1.5药用植物霍山石斛的研究

1.6本课题研究的目的、意义和内容

第二章材料与方法

2.1试剂与仪器

2.1.1主要试剂

2.1.2主要试验器材

2.2植物材料

2.3实验方法

2.3.1稀土元素溶液的添加

2.3.2类原球茎悬浮培养

2.3.3类原球茎中生长量的测定

2.3.4胞内成分的提取

2.3.5多糖的提取及测定

2.3.6蔗糖的测定

2.3.7葡萄糖的测定

2.3.8果糖的测定

2.3.9还原糖的测定

2.3.10硝酸根的测定

2.3.11铵根离子的测定

2.3.12磷酸根离子的测定

2.3.13酶液的提取

2.3.14蔗糖酶(IT，EC 3.2.1.26)活性的测定

2.3.15蔗糖合成酶(SuSy，EC 2.4.1.13)活性的测定

2.3.16培养基pH的测定

2.3.17数据统计分析方法

第三章　结果与分析

3.1不同稀土元素种类及浓度对霍山石斛类原球茎生长的影响

3.2不同稀土元素种类及浓度对霍山石斛类原球茎多糖合成的影响

3.3不同稀土元素对霍山石斛类原球茎生长及多糖合成的动态变化影响

3.3.1 Ce(NO3)3与Nd(NO3)3对霍山石斛类原球茎生长的影响

3.3.2 Ce(NO3)3与Nd(NO3)3对霍山石斛类原球茎多糖合成的影响

3.4不同稀土元素对霍山石斛类原球茎碳代谢的的影响

3.4.1 Ce(NO3)3对蔗糖、还原糖、葡萄糖和果糖利用的影响

3.4.2 Ce(NO3)3对蔗糖酶和蔗糖合成酶活性的影响

3.4.3 Nd(NO3)3对蔗糖、还原糖、葡萄糖和果糖利用的影响

3.4.4 Nd(NO3)3对蔗糖酶和蔗糖合成酶活性的影响

3.5不同稀土元素对霍山石斛类原球茎氮代谢的影响

3.6不同稀土元素对霍山石斛类原球茎磷代谢的影响

3.7不同稀土元素对培养基中PH的的影响

3.8不同稀土元素对霍山石斛类原球茎生长与多糖合成动力学参数比较

第四章讨论

4.1稀土元素对类原球茎生长和多糖合成的影响

4.2稀土元素对霍山石斛类原球茎悬浮培养碳代谢的影响

4.3稀土元素对霍山石斛类原球茎悬浮培养氮代谢的影响

4.4稀土元素对霍山石斛类原球茎悬浮培养细胞磷代谢的影响

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献