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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，由重慶郵電大學生物信息學院承擔的重慶市科委自然科學
基金項目“聲波刺激對鐵皮石斛組培苗多糖含量的影響”獲新進展。研究表明，特定的聲波刺激可以明顯促進鐵皮石斛多糖的合成，對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照組達9個百分點。這一結(jié)果為研究環(huán)境脅迫對鐵皮石斛生長與代謝影響的分子表達機制提供了參考依據(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、壯筋補虛、滋陰清熱的功效。其主要化學成分是多糖，且含量較高，是理想的免疫增強劑。
植物生長在自然環(huán)境中不可避免地受到各種外界環(huán)境因素包括機械應力的刺激，應力與植物的生長關(guān)系一直是物理學家和生物學家所關(guān)心的課題。環(huán)境應力是指一切自然的或人為施加于植物體的應力，它包括自然和人為的兩大應力源。聲波作為一種人為的應力源已被廣泛地應用于植物生物力學的研究。
在該項研究中，科研人員以特定的聲波作為應力源，以苯酚-硫酸比色法分別測定鐵皮石斛試管苗刺激組和對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，將其分為兩個平行組，一組進行聲波刺激，另一組作為對照。刺激儀為重慶大學生物工程學院自行研制的聲波促進植物生長裝置。6天后，研究人員以聲強100分貝、頻率1000赫茲的聲波對刺激組進行連續(xù)刺激，每天一次，每次一小時，連續(xù)刺激24天，每隔6天取樣干燥備用。在刺激的同時，取對照組的材料放在無刺激影響的相同環(huán)境下培養(yǎng)。
含量測定結(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照組，達9個百分點，且多糖含量隨刺激時間的增加而提高。這說明多糖的含量與鐵皮石斛生長的環(huán)境和時間有關(guān)。聲波刺激后，多糖含量變化快，先迅速提高，然后趨于平緩；而對照組多糖含量變化較平緩，對照12天后多糖含量才有較大變化。因此，研究認為聲波刺激可以明顯地促進多糖的合成，對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開始聲波刺激，結(jié)果使植物的根系發(fā)達，生長較快，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，增強了CO2的吸收 ，提高了光合速率。
聲波刺激后CO2吸收的增強表明聲波刺激有可能改變了石斛葉片的氣孔限制值，增強了氣孔的導度，從而促進CO2的吸收，提高了胞間CO2的含量。同時，由于刺激組苗的根系發(fā)達，加快了植物營養(yǎng)的吸收，促進植物的糖代謝途徑，從而大大提高了鐵皮石斛多糖的含量。 |
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