已鉴定甘草根系分泌物的化感作用及其对甘草药材品质形成影响的研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
81660662
项目类别：
地区科学基金项目
资助金额：
37.0万
负责人：
梁新华
依托单位：
宁夏大学
学科分类：
H3204.中药质量评价
结题年份：
2020
批准年份：
2016
项目状态：
已结题
起止时间：
2017-01-01 至2020-12-31

项目参与者：
李鹏；马茜；石晶；刘丽丹；夏晶；付东艳；张娜；
关键词：
化感作用甘草根系分泌物甘草酸生物合成

项目摘要

Glycyrrhizia uralensis Fisch. is among the most important and widely used medicinal plants in traditional Chinese medicine. Licorice industry in Ningxia agricultural production and social economic development occupies an important position. In recent years, research on the allelopathy and continuous cropping obstacles caused by medical herbs, especially those with tuberous roots for medicinal use has become a popular research topic with respect to international and domestic metabolomics. . In this project, artificially cultivated G. uralensis plants will be selected as experimental materials, investigated with advanced technologies of molecular biology , plant physiology and biochemistry. The objectives are to study action mode and mechanism of allelopathy on G. uralensis, wheat (Triticum aestivum) and corn (Zea mays). Meanwhile, the study of the three root exudates on soil properties will be examined to provide references for the changes in soil physical and chemical properties and the interaction between glycyrrhizic acid biosynthesis and their root exudates. Then the project will study the effects of three root exudates from G. uralensis on the formation and accumulation of its main medicinal components, especially glycyrrhizic acid, on the gene expression of GuSQS1,GubAS and GuCYP88D6. The experiments will provide baseline references for their own root exudates on the medical quality formation. . Through the above proposed research, theoretical basis for the relationship between G. uralensis medical quality formation and its root exudates allelopathy will be built up. At the same time, the relationship between the causes of the obstacles and autotoxicity of allelochemicals in medicinal plants will also be analyzed. This work is significant for the artificial cultivation of G. uralensis and the development of licorice industry. We will develop comprehansive agronomic methods and related techniques with an aim to reduce the inhibiting effects on continuous cropping and allelopathic autotoxicity.

甘草是我国重要的药用植物资源之一。长期以来，甘草产业在宁夏农业生产和社会经济发展中占据着重要地位。近年来，以根茎类入药的药用植物化感作用与连作障碍研究成为药用植物研究的热点。本研究选择上一研究项目中已鉴定3种乌拉尔甘草根系分泌物，以宁夏盐池人工种植乌拉尔甘草及其种植地土壤为材料，常规生理生化研究方法和现代分子生物学研究方法相结合，重点开展三方面的研究：（1）3种甘草根系分泌物对甘草自身的化感自毒作用及3种甘草根系分泌物对小麦、玉米的化感他毒作用研究；（2）3种根系分泌物化感作用与甘草种植地土壤环境关系的研究；（3）3种甘草根系分泌物介导的化感作用对甘草药材品质形成的影响机制研究。通过上述研究，初步揭示甘草药材品质形成与其根系分泌物化感作用间的关系，为阐明根茎类药用植物化感作用与连作障碍的关系，从而为进一步综合运用农艺措施减缓药用植物化感自毒与连作障碍的危害提供一定理论参考。

结项摘要

甘草是我国重要的药用植物资源之一。近年来，以根茎类入药的药用植物的化感作用与连作障碍研究成为药用植物研究的热点。本研究开展了草酸、乳酸和邻苯二甲酸二异丁酯（DIBP）三种已鉴定甘草根系分泌物对甘草药材品质形成、对甘草种植地土壤中几种与甘草酸合成相关的必需矿质元素的影响及对小麦、玉米化感作用的研究，结果表明：1、草酸、乳酸和DIBP在96 h处理期内，在处理初期和末期一定程度提高了CYP88D6基因和CYP72A154基因的表达。乳酸和DIBP在处理初期6 h内显著提高GuSQS1和GubAS基因的表达，但至处理期96 h结束时，显著降低了甘草根中甘草酸含量。三种根系分泌物处理下，广靶代谢组检测得到301种物质，包括黄酮类、异黄酮类、三萜类、有机酸类、酚酸类、氨基酸类及其衍生物等，转录组+代谢组联合分析，筛选得到一个糖基转移酶基因UDP-glycosyltransferase 85A24，其只在根中表达，推测其参与了甘草次酸向甘草苷的转化。2、Zn和Mn元素是两种与甘草酸生物合成密切相关的植物必需矿质元素。乳酸、草酸及混合酸溶液均未能显著提高甘草种植地土壤Mn的浸出率，却可显著提高Zn浸出率，具体表现为混合酸>乳酸>草酸。乳酸及混合酸能极显著提高弱酸可溶态Zn占比，混合酸却显著降低可还原态Zn的占比。乳酸浸提极显著降低了残渣态Mn的占比。但三种提取介质对弱酸可溶态Mn、可还原态Mn和可氧化态Mn的占比均未产生显著影响。甘草根系分泌物对甘草种植地Zn、Mn元素浸出率及形态的改变可能影响了甘草药材品质的形成3、三种供试春小麦品种的株高、穗长在DIBP处理下均显著增高，每穗实粒数和每穗粒重在草酸处理下显著增高。但三种甘草根系分泌物外源处理均显著降低了春小麦籽粒中蛋白质含量。前茬种植甘草提高了青贮玉米和饲料玉米籽粒品质，而前茬种植玉米均降低了后茬不论是青贮玉米还是饲料玉米的品质。.初步表明，三种已鉴定甘草根系分泌物对甘草药材品质形成及其他植物具有明显的化感作用。研究结果为有效利用化感作用调控根茎类药材品质及改善作物前后茬种植关系提供一定参考。