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聲波刺激可提高鐵皮石斛組培苗多糖含量
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日前，由重慶郵電大學(xué)生物信息學(xué)院承擔(dān)的重慶市科委自然科學(xué)
基金項(xiàng)目“聲波刺激對(duì)鐵皮石斛組培苗多糖含量的影響”獲新進(jìn)展。研究表明，特定的聲波刺激可以明顯促進(jìn)鐵皮石斛多糖的合成，對(duì)石斛多糖代謝途徑產(chǎn)生顯著影響；聲波刺激24天后，組培苗多糖含量明顯高于對(duì)照組達(dá)9個(gè)百分點(diǎn)。這一結(jié)果為研究環(huán)境脅迫對(duì)鐵皮石斛生長(zhǎng)與代謝影響的分子表達(dá)機(jī)制提供了參考依據(jù)。
蘭科植物鐵皮石斛是一種傳統(tǒng)的名貴中藥材，以新鮮或干燥莖入藥，具有益胃生津、壯筋補(bǔ)虛、滋陰清熱的功效。其主要化學(xué)成分是多糖，且含量較高，是理想的免疫增強(qiáng)劑。
植物生長(zhǎng)在自然環(huán)境中不可避免地受到各種外界環(huán)境因素包括機(jī)械應(yīng)力的刺激，應(yīng)力與植物的生長(zhǎng)關(guān)系一直是物理學(xué)家和生物學(xué)家所關(guān)心的課題。環(huán)境應(yīng)力是指一切自然的或人為施加于植物體的應(yīng)力，它包括自然和人為的兩大應(yīng)力源。聲波作為一種人為的應(yīng)力源已被廣泛地應(yīng)用于植物生物力學(xué)的研究。
在該項(xiàng)研究中，科研人員以特定的聲波作為應(yīng)力源，以苯酚-硫酸比色法分別測(cè)定鐵皮石斛試管苗刺激組和對(duì)照組中多糖的含量變化，并比較兩組間多糖含量的差異。首先，他們?nèi)∠竞玫蔫F皮石斛外植體莖芽進(jìn)行組培快繁。隨后，將鐵皮石斛的組培苗分株轉(zhuǎn)入到MS＋吲哚丁酸的培養(yǎng)基中，將其分為兩個(gè)平行組，一組進(jìn)行聲波刺激，另一組作為對(duì)照。刺激儀為重慶大學(xué)生物工程學(xué)院自行研制的聲波促進(jìn)植物生長(zhǎng)裝置。6天后，研究人員以聲強(qiáng)100分貝、頻率1000赫茲的聲波對(duì)刺激組進(jìn)行連續(xù)刺激，每天一次，每次一小時(shí)，連續(xù)刺激24天，每隔6天取樣干燥備用。在刺激的同時(shí)，取對(duì)照組的材料放在無(wú)刺激影響的相同環(huán)境下培養(yǎng)。
含量測(cè)定結(jié)果表明，采用聲波刺激24天后，組培苗的多糖含量明顯高于對(duì)照組，達(dá)9個(gè)百分點(diǎn)，且多糖含量隨刺激時(shí)間的增加而提高。這說(shuō)明多糖的含量與鐵皮石斛生長(zhǎng)的環(huán)境和時(shí)間有關(guān)。聲波刺激后，多糖含量變化快，先迅速提高，然后趨于平緩；而對(duì)照組多糖含量變化較平緩，對(duì)照12天后多糖含量才有較大變化。因此，研究認(rèn)為聲波刺激可以明顯地促進(jìn)多糖的合成，對(duì)多糖代謝途徑有顯著影響。
據(jù)科研人員介紹，在鐵皮石斛的光合途徑中，隨環(huán)境條件變化，碳代謝途徑在景天酸代謝途徑與C3途徑間轉(zhuǎn)換，光合速率不高，日光合積累有限，從而在一定程度上造成鐵皮石斛生長(zhǎng)緩慢。在晴天的白天和夜間，鐵皮石斛都吸收CO2，上午9∶00為一天中CO2吸收速率的最高值。因此，在研究中，他們每天上午9∶00開(kāi)始聲波刺激，結(jié)果使植物的根系發(fā)達(dá)，生長(zhǎng)較快，苗粗壯，多糖含量明顯提高。由于研究中石斛苗的發(fā)育程度基本相同，因此可能是聲波刺激改變了鐵皮石斛在景天酸代謝途徑與C3途徑間的轉(zhuǎn)換，增強(qiáng)了CO2的吸收 ，提高了光合速率。
聲波刺激后CO2吸收的增強(qiáng)表明聲波刺激有可能改變了石斛葉片的氣孔限制值，增強(qiáng)了氣孔的導(dǎo)度，從而促進(jìn)CO2的吸收，提高了胞間CO2的含量。同時(shí)，由于刺激組苗的根系發(fā)達(dá)，加快了植物營(yíng)養(yǎng)的吸收，促進(jìn)植物的糖代謝途徑，從而大大提高了鐵皮石斛多糖的含量。 |
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