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颠茄(Atropa belladonna)为茄科(Solanaceae)颠茄属(Atropa)的多年生草本植物,全草入药,具有解痉镇痛、麻醉镇静及止咳平喘等功效[1-2].近年来,人们对颠茄药材需求量逐渐增加,人工栽培已成为其主要的来源[3-4].但在人工栽培过程中,颠茄经常会受到干旱、病虫害等环境胁迫的影响,致使其莨菪碱(天仙子胺)、东莨菪碱(莨菪胺)和阿托品(颠茄碱)等主要次生代谢产物托品烷类生物碱(Tropane Alkaloids,TAs)质量分数低,从而影响颠茄药材的产量和品质[5-6].如何在人工栽培过程中提高药用植物产量,是目前值得研究的课题.茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)是一种新型植物内源生长调节物质,广泛存在于高等植物体内,对植物生长具有极为广谱的生理效应[7].研究发现MeJA可促进苦玄参(Picria feltearrae)成熟期提前,缩短苦玄参生育期,从而抑制苦玄参生物量的形成[8].李琳琳[9]研究表明,MeJA抑制了颠茄毛状根的生长,随着MeJA质量浓度越高对颠茄毛状根生长的抑制作用越明显,游离脯氨酸和可溶性蛋白质质量分数也有不同程度的变化.董桃杏等[10]研究了干旱胁迫下施用MeJA对水稻(Oryza sativa)幼苗的叶绿素荧光和光合作用特性的影响,结果表明干旱胁迫下外源MeJA处理可显著提高水稻幼苗的叶绿素质量分数、叶绿素荧光参数Fv/F0和Fv/Fm值.徐曲毅[11]研究结果显示,MeJA在大田实验中都能稳定地促进各个品种大豆(Glycine max)的鲜质量、干质量和根瘤固氮酶活性,从而影响植物氮代谢途径.鉴于MeJA在植物生长发育和抗逆反应过程中的重要作用,近年来其在植物中的应用引起了植物学家广泛的关注,但关于MeJA对颠茄幼苗的生长和生理生化特性的影响尚未见报道.因此,本研究以颠茄幼苗为材料,通过添加外源MeJA,探究不同质量浓度MeJA不同时间处理下对颠茄生长生理和氮代谢相关生理指标的影响,以期为颠茄人工种植产量的提高作理论指导.
Effect of Methyl Jasmonate on the Growth of Atropa belladonna and Its Nnitrogen Metabolism
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摘要: 以颠茄(Atropa belladonna)幼苗为材料,研究了不同质量浓度(0,100,200,300和400 μmol/L)茉莉酸甲酯(Methyl Jasmonate,MeJA)处理不同时间(7,14,21和28 d)对颠茄鲜质量、光合色素和主要含氮化合物质量分数以及氮代谢关键酶活性的影响,为药材产量的提高提供理论依据.结果表明,随处理时间的延长,各质量浓度MeJA处理组中颠茄鲜质量、光合色素质量分数呈降低的趋势,并明显低于同时期对照(0 μmol/L);相反可溶性蛋白(SP)、游离脯氨酸(Pro)质量分数呈增加的趋势,其中低质量浓度(100,200 μmol/L)MeJA更能促进SP,Pro质量分数的积累.在MeJA处理28 d时,硝态氮质量分数显著降低(p < 0.05);硝酸还原酶(GS)与谷氨酰胺合成酶(NR)活性的变化趋于一致,呈先升高后降低趋势,均是在200 μmol/L MeJA处理时活性达到最高值,分别是对照的1.35倍和1.672倍.综上,MeJA能够抑制颠茄的生长,降低光合色素、硝态氮质量分数,而低质量浓度MeJA可提高SP,Pro质量分数以及GS,NR活性,因此在颠茄人工栽培过程中喷施低质量浓度MeJA有利于颠茄的生长和氮素代谢.Abstract: To offer a theoretical support for improving the yield of Atropa belladonna, we investigated the effects of different concentrations of methyl jasmonate (0, 100, 200, 300 and 400 μmol/L) over different time periods (7, 14, 21 and 28 d) on the fresh weight, chlorophyll, main nitrogenous compound contents and key enzyme activities in nitrogen metabolism of this Chinese traditional medicine crop. With the prolongation of treatment time, the fresh weight and the content of chlorophyll showed a descending trend in all MeJA treatment groups, which was significantly lower than those of the control group (0 μmol/L). In contrast, the content of soluble protein (SP) and proline (Pro) tended to increase, and the low concentration of MeJA (100 and 200 μmol/L) could promote the accumulation of SP and Pro. When treated with MeJA for 28 days, the nitrate content significantly decreased (p < 0.05), and the activities of nitrate reductase (NR) and glutamine synthetase (GS) tended to decrease, which was the highest at 200 μmol/L MeJA, being 1.35 and 1.672 times that of the control group, respectively. In conclusion, MeJA can inhibit the growth of A. belladonna and reduce the content of chlorophyll and nitrate in it, and the low mass concentration of MeJA can increase the content of SP and Pro as well as the activities of GS and NR. Therefore, a low concentration of MeJA appears to be more beneficial to the growth and nitrogen metabolism in A. belladonna.
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Key words:
- Atropa belladonna /
- methyl jasmonate /
- growth /
- nitrogen metabolism /
- nitrate reductase /
- glutamine synthetase .
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表 1 不同时间不同质量浓度MeJA处理组
处理组 MeJA/(μmol·L-1) 时间/d T1 0(CK) 7,14,21,28 T2 100 7,14,21,28 T3 200 7,14,21,28 T4 300 7,14,21,28 T5 400 7,14,21,28 表 2 不同质量浓度MeJA对颠茄鲜质量的影响
指标 MeJA/
(μmol·L-1)处理时间/d 7 d 14 d 21 d 28 d 鲜质量/g T1 11.363±1.493a 15.943±2.499a 18.067±2.499a 20.846±1.604a T2 10.743±1.154ab 13.687±0.920ab 14.767±0.921ab 14.766±0.842b T3 9.593±0.450ab 11.157±0.446b 12.436±0.446b 12.437±2.032c T4 10.017±1.371ab 12.320±1.988b 12.436±1.988b 12.667±0.755c T5 8.057±2.254b 12.113±1.068b 13.009±0.806b 13.010±1.370c 注:小写字母不同表示相同处理时间不同质量浓度MeJA处理组间差异有统计学意义(p<0.05). -
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