论文部分内容阅读
兰州百合(Lilium davidii var.unicolor)是百合的一个重要的变种,具有很高的经济价值、观赏价值和药用价值,是四大可食用百合品系中唯一具有甜味的百合。然而,关于兰州百合生长发育过程中的生理变化的系统研究相对较少。因此,本研究对兰州百合发育过程中鳞茎、根、茎秆、叶片的生理变化进行了研究,同时采用非靶向代谢组学的方法测定了发育过程中百合母鳞茎中的差异代谢物的变化,以期为明确百合的生长发育规律,以及百合中代谢物的变化与鳞茎发育的关系提供理论依据。研究的主要结果和结论如下:1、百合叶绿素含量、最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(YII)、叶片鲜重、茎秆鲜重、植株总鲜重均在8月有最大值,兰州百合在8月光合作用最强,光合产物积累较快、较多。母鳞茎在8月前鲜重增加较快,而小鳞茎在8月前主要用于小鳞茎数量的增长,8月后,小鳞茎开始膨大增重。2、母鳞茎和小鳞茎中可溶性糖、淀粉含量显著高于根、茎秆、叶片。百合的蔗糖和可溶性糖含量增减呈“锯齿状”变化。在6-8月,以消耗鳞茎中蔗糖和可溶性糖为主。叶片中淀粉先分解为其他碳水化合物,用于自身及茎秆、根、鳞茎等部位的生长,而后用于叶片碳水化合物的积累;茎秆中碳水化合物在积累,用于茎秆增长;根的蔗糖、淀粉消耗,转化为可溶性糖,用于自身及茎秆、叶片、鳞茎的生长。在8月,母鳞茎、茎秆的淀粉,根、茎秆、叶片的可溶性糖含量最高。8-10月,鳞茎中淀粉开始消耗,并转化为蔗糖和可溶性糖。茎秆可溶性糖、淀粉含量降低,其可能用于鳞茎的生长,也可能是由于枯萎导致的合成速率降低;根中淀粉与蔗糖、可溶性糖相互转化;叶片中的蔗糖和可溶性糖可能用于淀粉的合成。百合的果糖、葡萄糖、麦芽糖含量均呈“锯齿状”变化。百合母鳞茎、根、茎秆、叶片的果糖含量各月份间变化显著。母鳞茎的葡萄糖含量在8、9、10月间显著增加。8月为兰州百合生理变化的转折点,而8-10月是兰州百合生理变化的显著时期。3、兰州百合母鳞茎在8、9、10月共鉴定到493个代谢物,筛选了141个差异代谢物。8月、10月间的母鳞茎差异代谢物和9月、10月间的母鳞茎差异代谢物中有45个共同差异代谢物;8月、9月间的母鳞茎差异代谢物和8月、10月间的母鳞茎差异代谢物中有25个共同差异代谢物;8月、9月间的母鳞茎差异代谢物和9月、10月间的母鳞茎差异代谢物中有17个共同差异代谢物;8-10月各月间的母鳞茎差异代谢物中有5个共同差异代谢物。以上这些差异代谢物在促进百合鳞茎内部能量合成与物质代谢等方面,发挥着重要的作用。4、8月、10月间的母鳞茎差异代谢物与9月、10月间的母鳞茎差异代谢物有8条共同代谢通路。8月、10月间的母鳞茎差异代谢物与8月、9月间的母鳞茎差异代谢物有18条共同代谢通路。8月、9月间的母鳞茎差异代谢物与9月、10月间的母鳞茎差异代谢物有5条共同代谢通路,分别为次生代谢产物的生物合成、芪类化合物,二芳基庚烷和姜醇的生物合成、类黄酮生物合成、淀粉和蔗糖代谢、苯丙烷生物合成途径。8-10月各月间的母鳞茎差异代谢物间有1条共同代谢通路,为苯丙烷生物合成通路。这些代谢途径及所富集的差异代谢物对兰州百合鳞茎的发育有重要作用,为研究兰州百合鳞茎发育过程中代谢物的变化提供了重要的信息。5、绿原酸、喜树碱、香豆素、维生素C、核黄素、柠檬酸、水杨酸、L-缬氨酸、L-天门冬氨酸、肌氨酸、血清素、吲哚-3-乙酰胺、鸟嘌呤、熊果苷、海藻糖共15种差异代谢物被富集到百合鳞茎发育过程中的多条代谢通路上,在百合鳞茎发育过程中,这些差异代谢物在提高植物抗性,抵御环境胁迫、组成蛋白质、促进鳞茎膨大、延缓植物衰老、调控蔗糖,淀粉代谢等方面发挥着重要的作用。