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UV胁迫下苦荞类黄酮代谢及其防御机制研究

董新纯  
【摘要】: 类黄酮(flavonoids)是植物体内主要的次生代谢物类型之一。紫外(UV)胁迫通常导致植物体内类黄酮代谢上调,类黄酮在植物体内可起紫外“吸收屏障(UV-filter)”的作用。本文以苦荞(Fagopyrum tataricum L.)新品种9279-21为材料,研究了苦荞类黄酮代谢在UV胁迫适应中的一些作用机制。 1.苦荞类黄酮次生代谢对UV胁迫的响应 利用HPLC法对苦荞类黄酮成分进行了分析,苦荞幼苗至少含有葛根素(puerarin)、柚皮苷(naringenin)、槲皮苷(quercetin)、芸香苷(rutin)、木犀草素(luteolin)、山奈酚(kaempferol)等类黄酮成分,其中含量最大的三种类黄酮成分依次为槲皮苷、芸香苷(芦丁)、柚皮苷。UV胁迫处理使苦荞类黄酮含量明显提高,幼苗株高降低、叶片直径减小、干重减少,外施类黄酮物质rutin可一定程度抑制苦荞幼苗生长。 UV胁迫上调莽草酸—苯丙烷类代谢途径的关键酶PAL(苯丙氨酸解氨酶)和莽草酸途径的关键酶DAHPS(3-脱氧-α-阿拉伯庚酮糖酸-7-磷酸合酶)的活性,使莽草酸—苯丙烷类代谢途径加速而提高类黄酮等次生代谢产物含量。而PAL、DAHPS活性的上调又调整G6PDH活性,更利于莽草酸—苯丙烷类代谢途径的进行而促进类黄酮的形成,这可能是UV胁迫下植物体短期内类黄酮等次生代谢物大幅增加的重要原因。 2.UV胁迫下呼吸、碳氮代谢、激素代谢的调整与类黄酮代谢的关系 呼吸抑制剂实验证明,UV胁迫下PPP途径增强,UV胁迫通过上调PPP途径的关键酶G6PDH(葡萄糖-6-磷酸脱氢酶)的活性而提高PPP途径的比重,PPP途径产生的赤藓糖-4-磷酸(E4P)经关键酶DAHPS转化成莽草酸,而进入莽草酸途径,利于类黄酮等次生代谢物的合成。苦荞体内碳代谢的其它相关酶(如转化酶、SS、SPS)、氮代谢相关酶(如NR、GS、GOGAT)等也作出了适应这种代谢变化的调整。TCA途径中的关键酶NADH-苹果酸脱氢酶(NADH-MDH)活性在紫外胁迫下也有所提高,但提高幅度小于G6PDH。 UV胁迫下,伴随着类黄酮含量的提高,苦荞体内促进生长的IAA下降,IAA的降低与IAA氧化酶活性的提高有关。UV胁迫下苦荞体内早期ABA的水平明显上升,脂氧合


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