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广西药用资源保护与遗传改良重点实验室钟楚博士和简少芬博士在穿心莲生长与次生代谢权衡关系研究中取得重要进展

发布时间:2021年07月16日


植物的生长与次生代谢之间普遍存在着权衡(trade-off)关系,而这种关系对药用植物药效物质的积累至关重要。氮是植物需求量最多的矿质营养元素,是构成植物体内重要大分子物质如核酸、叶绿素、蛋白质(酶)、磷脂、激素等的主要成分之一,参与植物各个生理过程。氮也是影响植物生长与次生代谢权衡的重要因子,通常随着施氮量的增加,药材产量增加而药效成分含量下降。因此,揭示氮素调控药用植物生长与次生代谢平衡的机理,对解析药用植物药效的形成机制,促进药用植物栽培的科学养分管理以及提高药材产、质量有重要意义。

广西药用资源保护与遗传改良重点实验室钟楚博士和简少芬博士以穿心莲为对象,分别研究了不同氮素形态及硫、氮互作对穿心莲内酯合成调控的生理机制。研究表明,相较于无机氮源,有机氮源因降低了植物氮代谢强度,增加了碳水化合物的积累,促进了植物生长并大幅提高了穿心莲内酯积累;增施硫可以促进穿心莲内酯积累,但依赖于氮水平的氮、硫互作则通过氮代谢影响生物量与穿心莲内酯含量之间的权衡关系。研究认为,降低穿心莲的氮代谢活性是同时实现穿心莲高产与优质的重要途径。生产上可将有机氮(如尿素、氨基酸)作为穿心莲的主要氮源,或注重增施硫肥以达到增产增效的目的。研究结果不仅有助于我们深入认识药用植物次生代谢与初生代谢的关系,也为穿心莲科学的养分管理和氮高效品种的选育提供了重要理论指导。相关研究成果发表在国际著名期刊《Plant Physiology and Biochemistry》和《Frontiers in Plant Science》的养分互作研究专题上。

   

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图2 主要结果

该研究得到广西自然科学基金(2 020GXNSFAA159025 )、国家重点研究发展计划( 2019YFC1711000 2019YFC1711008 )、广西创新驱动发展专项( GuiKeAA18242040 )、国家农业产业技术体系( CARS-21 )等项目的支持。


文章原文链接:

1.    https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2021.04.016    

2.   https://doi.org/10.3389/fpls.2021.687954

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