UV-B胁迫下Ca2+对颠茄生理特性与次生代谢产物的调控研究

Effect of Exogenous Ca2+ on Physiological Characteristics and Secondary Metabolites accumulation of Atropa belladonna L. Seedlings under UV-B Stress

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摘要有害中波紫外线(Ultraviolet B,UV-B;280～320 nm)辐射影响植物的生长和发育,Ca2+是植物生长发育所必须的大量元素之一,外源Ca2+不但可以提高植物抗胁迫能力,还对次生代谢具有调控作用.以颠茄(Atropa belladonna L.)实生苗为材料,在UV-B辐射(10μW cm-2)背景下,研究不同浓度外源Ca2+、不同处理时间对颠茄生理特性、氮代谢、次生代谢产物含量以及托品烷类生物碱代谢途径中3个关键酶基因表达量的影响.结果表明,随着UV-B辐射时间的延长(4～12 d),对颠茄的光合作用、氮代谢以及生物碱的积累产生抑制作用,加剧了膜脂氧化程度;经外源Ca2+处理,叶片初始荧光(Fo)、丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量呈下降趋势,叶片最大光化学效率(Fv/Fm)、光合色素(总叶绿素、类胡萝卜素)含量、抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性均呈上升趋势,说明Ca2+有利于缓解UV-B辐射的抑制,加强对UV-B胁迫的抗性;在Ca2+处理下,叶片中硝态氮含量显著降低,游离氨基酸、可溶性蛋白含量和氮代谢关键酶(NR、GS、GDH)的活性显著提高,叶片中莨菪碱含量和东莨菪碱含量显著提高;qRT-PCR分析显示,在外源Ca2+的诱导下,托品烷类生物碱合成途径中3个关键酶基因(PMT、TR I、H6H)表达量均有不同程度上调趋势.本研究结果可为田间种植提供理论参考.