强光胁迫对茅苍术生长、生理生化及关键酶基因表达的影响

王玉卓; 谷宇琛; 巢建国; 谷巍; 盛业龙; 夏蕴; 王凯

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20201011

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强光胁迫对茅苍术生长、生理生化及关键酶基因表达的影响

药学基础 | 更新时间：2021-02-09

- 强光胁迫对茅苍术生长、生理生化及关键酶基因表达的影响
- Effect of Strong Light Stress on Growth, Physiological and Biochemical and Gene Expression of Key Enzymes in Atractylodes lancea
- 中国实验方剂学杂志 2020年26卷第10期页码：119-127
- 作者机构：
  
  1.南京中医药大学　药学院，南京　 210023
  2.常州市孟河双峰中草药科技有限公司，江苏常州　 213000
- 作者简介：
  
  [第一作者]　王玉卓，在读硕士，从事中药资源与资源化学研究，E-mail：928648668@qq.com
  *巢建国，硕士，教授，从事中药资源利用与品质评价研究，E-mail：jgchao1016@163.com；
  *谷巍，博士，教授，从事中药资源生产与合成生物学研究，E-mail: guwei9926@126.com
- 基金信息：
  
  2017年中医药公共卫生服务补助专项“全国中药资源普查项目”(财社〔2017〕66号);国家自然科学基金项目(81573520);2019年医疗服务与保障能力提升补助资金（中医药事业传承与发展部分）全国中药资源普查项目(财社[2019]39号);江苏省基础研究计划（自然科学基金）面上项目(BK20171312)
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20201011
  中图分类号： R289; R284.1; R22; R2-031
- 收稿日期：2019-12-08，
  
  网络出版日期：2020-01-21，
  
  纸质出版日期：2020-05-20
- 稿件说明：
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王玉卓, 谷宇琛, 巢建国, 等. 强光胁迫对茅苍术生长、生理生化及关键酶基因表达的影响[J]. 中国实验方剂学杂志, 2020,26(10):119-127.

Yu-zhuo WANG, Yu-chen GU, Jian-guo CHAO, et al. Effect of Strong Light Stress on Growth, Physiological and Biochemical and Gene Expression of Key Enzymes in Atractylodes lancea[J]. Chinese journal of experimental traditional medical formulae, 2020, 26(10): 119-127.
王玉卓, 谷宇琛, 巢建国, 等. 强光胁迫对茅苍术生长、生理生化及关键酶基因表达的影响[J]. 中国实验方剂学杂志, 2020,26(10):119-127. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20201011.

Yu-zhuo WANG, Yu-chen GU, Jian-guo CHAO, et al. Effect of Strong Light Stress on Growth, Physiological and Biochemical and Gene Expression of Key Enzymes in Atractylodes lancea[J]. Chinese journal of experimental traditional medical formulae, 2020, 26(10): 119-127. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20201011.

摘要

目的：

探究不同梯度的强光胁迫对茅苍术生长、生理生化及关键酶基因表达的影响，为规范化栽培茅苍术提供科学依据。

方法：

以两年生茅苍术种苗为实验材料，杨树林下(透光率18.26%～36.04%)作为对照组(ck)，采用不同密度的遮荫网于7月下旬模拟不同程度(51.10%，80.73%，100%)的强光进行胁迫。观察茅苍术生长状态，于第0，5，10，15，20天测定茅苍术叶片的生理生化指标丙二醛(MDA)含量、细胞膜透性、脯氨酸(Pro)含量、抗氧化酶活性及叶绿素含量。通过实时荧光定量聚合酶链式反应(Real-time PCR)技术测定强光胁迫后茅苍术叶片中3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶(3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A，HMGR)和法呢基焦磷酸合酶基因(farnesyl pyrophosphate synthase，FPPS)的相对表达量。

结果：

经过强光胁迫后，茅苍术叶片颜色由深绿色变为浅绿、黄绿色，叶片灼伤越来越严重；MDA含量、电导率及Pro含量随光强的增加总体呈上升趋势；过氧化物酶(POD)，超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)均呈先升高再降低的趋势；叶绿素含量随光强的增加呈下降趋势；茅苍术叶片中HMGR相对表达量随光强的增加呈下降趋势而FPPS表达量呈先升后降的趋势。

结论：

实验结果表明在一定的强光胁迫下，茅苍术可通过提高抗氧化酶活性及调节渗透压物质含量以缓解强光胁迫的抑制作用；过高的强光胁迫则会导致茅苍术代谢机制失调，严重抑制植株生长。

Abstract

Objective:

To explore the effect of strong light stress on the growth

physiological and biochemical and key enzyme gene expression of the

Atractylodes lancea

in order to provide the scientific basis for the standardized cultivation of the

lancea

Method:

The two-year-old

lancea

seedlings were taken as experimental materials. Poplar forest (light transmittance between 18.26%-36.04%) was taken as control group(ck). Different density shading networks were used to simulate different degrees of high light stress (51.10%

80.73%

100%) in late July. The growth state of

lancea

was observed. On the 0

days

the physiological and biochemical indexes of malondialdehyde (MDA) content

cell membrane permeability

proline (Pro) content

antioxidant enzyme activity and chlorophyll content in the leaves of

lancea

were measured. The relative expression levels of 3-hydroxy-3-methylglutarate monoacyl coenzyme A reductase (3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A

HMGR) and farnesyl pyrophosphate synthase gene (farnesyl pyrophosphate synthase

FPPS) in leaves of

lancea

under intense light stress were determined by real-time fluorescence quantitative PCR(Real-time PCR).

Result:

After strong light stress

the color of the leaves of

lancea

changed from dark green to light green and yellowish green

and the burn of leaves became more and more serious. The contents of MDA

conductivity and Pro showed an upward trend with the increase of transmittance. Peroxidase (POD)

superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) tended to increase first and then decrease. The chlorophyll content decreased with the increase of light transmittance. The relative expression of HMGR in leaves of

lancea

decreased with the increase of light transmittance

while FPPS increased first and then decreased.

Conclusion:

The results showed that

lancea

a could alleviate the inhibition of strong light stress by increasing the activity of antioxidant enzymes and regulating the content of osmotic pressure under certain strong light stress. Excessively strong intensity light stress leads to disequilibrium of metabolic mechanism of

lancea

and seriously inhibits the plant growth.

关键词

Keywords

references

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