紫皮大蒜鳞茎外皮花青苷生物合成影响因素和相关酶研究

【摘要】：以紫皮大蒜G075为主要材料，研究了不同发育时期和不同环境条件下大蒜鳞茎外皮中花青苷含量和相关合成酶的变化，以及不同品种和不同环境条件下花青苷的种类组成和含量，取得以下主要结果： （1）在紫皮大蒜发育过程中，鳞茎外皮花青苷含量呈现动态变化，鳞茎初始膨大期，鳞茎外皮中花青苷的含量比较稳定，但是生育后期随着大蒜鳞茎的成熟，新鲜外皮中花青苷含量下降。外皮中花青苷生物合成相关酶活性变化趋势不同。CHI酶活性与花青苷积累趋势一致，而DFR和PAL酶活性的变化与花青苷的积累没有显著的相关性，表明CHI可能是大蒜鳞茎外皮花青苷生物合成的关键酶。 （2）生长环境的温度对花青苷的合成影响很大。相比于大棚和小棚的处理，露地条件下外皮中CHI酶活性较高，鳞茎外皮中花青苷的含量也较高，表明露地栽培有利于花青苷的合成。栽培基质的pH值对花青苷的生物合成影响很大。pH6.5条件下，鳞茎外皮中CHI活性高于pH7.5和pH8.5，表明低pH有利于花青苷的生物合成。 （3）氮素水平影响花青苷的生物合成。在1/2N水平下，鳞茎外皮中花青苷的积累高于1N和2N水平，且CHI酶活性也较高，表明缺氮的条件下有利于花青苷的生物合成。磷素水平也影响了花青苷的生物合成。1/2P和2P水平下鳞茎外皮中花青苷的含量低于1P水平，表明1P水平下有利于花青苷的生物合成。 （4）大蒜不同生育时期花青苷种类和含量不同。矢车菊素、飞燕草素、矮牵牛素和天竺葵素4种花青苷在生育期前期含量较高，后期随着大蒜鳞茎的成熟，鳞茎外皮中矢车菊素、飞燕草素、矮牵牛素和天竺葵素含量均降低，与花青苷总量变化趋势相同，但是4种花青苷在总花青苷中的所占的比例随生育期没有变化。 （5）不同环境条件下，大蒜鳞茎外皮中4种花青苷的含量不同，氮素和磷素虽然影响4种花青苷的含量，但没有改变它们在总花青苷中所占的比例；而温度和pH不仅改变了4种花青苷的含量，也影响了它们的比例，在pH6.5条件下飞燕草素和矢车菊素在总花青苷中的比例较高，但是在pH8.5条件下，天竺葵素和矮牵牛素的比例较高，温度改变了矮牵牛素在花青苷中的比例，大棚和小棚内鳞茎外皮中矮牵牛素的比例高于露地处理。 （6）不同大蒜品种鳞茎外皮花青苷含量不同。白皮蒜G046中没有检测到花青苷，G100总花青苷含量显著低于其它4个紫皮蒜品种，G088、G105、G2010-4和G075，这4个品种中花青苷含量、总量及比例均没有显著差异。 综上所述，紫皮大蒜鳞茎外皮花青苷生物合成相关酶活性、含量和种类不仅因品种而异，还受栽培条件和生育时期的影响。该研究揭示了这些影响的规律，为紫皮大蒜鳞茎外皮花青苷及其代谢调控奠定了基础，也为大蒜加工产业的蒜皮废弃物和紫皮大蒜的生产提供了理论依据。