環(huán)境因子對紅豆杉生長及紫杉烷類化合物含量和產(chǎn)量的影響.pdf

1、根據(jù)以往大量研究的結果，本文首先從不同的方面綜述了影響紅豆杉生長和紫杉烷類化合物含量的主要因子，并總結了紫杉烷類化合物代謝調(diào)控的原理與方法。調(diào)查了華南地區(qū)紅豆杉中紫杉烷類化合物的含量，研究了光照強度、土壤水份含量、重金屬、稀土金屬元素和營養(yǎng)缺失對栽培的紅豆杉小樹生長和紫杉烷類化合物含量的影響。 本研究檢測了華南地區(qū)不同地方野生的和栽培的南方紅豆杉(Taxus wallichiana var.mairei)以及栽培的曼地亞紅豆杉(

2、Taxus×media)小樹枝葉中紫杉醇和10-脫?；涂ǘ、蟮暮?。首次發(fā)現(xiàn)栽培于廣東中西部地區(qū)的南方紅豆杉小樹枝葉中紫杉醇和10-脫酰基巴卡?、蠛枯^高，分別可達0.0264±0.0031％和0.0533±0.0012％，改變了傳統(tǒng)研究多認為南方紅豆杉枝葉中紫杉醇和10-脫?；涂ǘ、蟮暮枯^低，沒有商業(yè)價值的結論。由于南方紅豆杉是紅豆杉屬生長最快的變種，大田栽培的四年生小樹的鮮重平均可達2.4噸/畝。相對于樹皮，枝葉比較容易收割，

3、代表著一種可以再生和持續(xù)利用的資源，經(jīng)過優(yōu)良種質的選育，具有潛力成為紫杉醇及其化學半合成前體供應的一個主要品種，商業(yè)開發(fā)前景廣闊。在南方栽種的曼地亞紅豆杉的紫杉烷類化合物含量比在北方的低，且生長速度慢，不適合在南方推廣。 定量研究光照強度和土壤水分含量對栽培曼地亞紅豆杉小樹的紫杉醇和10-脫?；涂ǘ、螽a(chǎn)量影響的結果表明在光照強度實驗中40±5％(1813.4±226.7MJm-2year-1)的透光率，土壤水分含量實驗中20.

4、10±0.62％的土壤水分含量最有利于紫杉醇和10—脫?；涂ǘ、蟮睦鄯e，兩種條件的協(xié)同處理可以進一步顯著地提高目的化合物的產(chǎn)量。 把重金屬離子銀和銅以不同的劑量作為肥料添加劑施加后，測試結果顯示Cu<'2+>在紅豆杉的大田栽培上有較好的應用前景。對每棵曼地亞紅豆杉施用50.0rag CuSO<,4>·5H<,2>O的實驗組，10-脫?；涂ǘ、蟮暮颗c產(chǎn)量分別比對照組提高了37.9±0.3％和35.6±2.5％，紫杉醇的含量與

5、產(chǎn)量也略有提高。用10<'-3> M Cu<'2+>濃度的Hogland培養(yǎng)基水培的南方紅豆杉實驗組比對照組10-脫?；涂ǘ、蟮暮刻岣吡?2.4±0.7％。根據(jù)實驗結果推斷Cu<'2+>對紫杉烷類化合物合成的促進作用位點應在10-脫?；涂ǘ、笾?，是通過促進10-脫酰基巴卡?、蟮暮铣啥岣咦仙即己康摹Ｔ诟邼舛认?，Cu<'2+>會抑制植株生長和根的伸長并導致老葉枯死，新葉缺綠。與廣泛報道的組培和細胞培養(yǎng)結果不同，大田栽培時AgNO

6、<,3>在不同的劑量下不同程度地抑制了紫杉醇和10-脫?；涂ǘ、蟮纳锖铣杉凹t豆杉的生長。為進一步提高紫杉烷類化合物的產(chǎn)量，CU<'2+>的最佳施用量、作用機制及同其它誘導因子的協(xié)同作用亟待進一步深入研究。 將稀土元素釔和鑭的化合物作為肥料的添加劑對水培和土壤栽培的曼地亞紅豆杉小樹施用一段時間后，采集枝葉樣品檢測的結果顯示它們在兩種栽培方法中顯著地提高了紫杉醇的含量但會同時降低水培紅豆杉中10—脫?；涂ǘ、蟮暮?。鑭對兩種紫

7、杉烷類化合物的含量和產(chǎn)量的作用效果明顯比釔好，有廣泛應用于紅豆杉大田栽培的良好前景。與對照組相比，在合適的濃度下，鑭可分別提高水培和土壤栽培的曼地亞紅豆杉紫杉醇產(chǎn)量的236.5％和98.3％，對土壤栽培的兩個實驗組中的每棵小樹每三個月分別用200ml 10<'-2>和10<'-3>M La(NO<,3>)<,3>溶液處理可以分別提高10-脫?；涂ǘ、螽a(chǎn)量的32.1％和50％。不同于鑭，額外施加釔會因劑量的不同而不同程度地抑制小樹的生長

8、，對土壤栽培的紅豆杉紫杉醇和10-脫?；涂ǘ、蟮漠a(chǎn)量基本上沒有促進作用?；趯嶒灲Y果和以往的研究，進一步提出了稀土元素更象是通過影響細胞的生理功能和膜通透性而不是僅僅通過Ca<'2+>起作用的。 本項目還研究了N，P,K,Ca,和Mg的缺失對用Hogland培養(yǎng)液水培的南方紅豆杉小樹生物量、紫杉醇和10-脫?；涂ǘ、蠛康挠绊懠俺霈F(xiàn)的可見癥狀，并記錄了缺鐵的可見癥狀及其生物量的相應變化。不論缺少的是哪種營養(yǎng)，每個處理的實驗組

9、都在生物量和紫杉烷類化合物產(chǎn)量上呈現(xiàn)出不同程度的下降，并出現(xiàn)了各種各樣的可見癥狀。相對于對照，氮和磷的缺失培養(yǎng)并沒有導致紫杉醇和10-脫?；涂ǘ?Ⅲ含量的顯著不同。缺氮的植株出現(xiàn)了輕微的萎黃病，缺磷的植株顏色深綠，但沒有明顯可見的癥狀。缺磷的處理植株紫杉醇的含量顯著低于對照組。缺鉀的植株葉子枯黃且尖端壞死，莖細而弱，老葉被感染且半壞死紫杉醇含量明顯低于對照組，可是10-脫酰基巴卡丁-Ⅲ的含量幾乎高出了對照一倍。缺鈣的植株，幼枝和根的尖

10、端經(jīng)常壞死，幼葉開始時卷曲，而后尖端和邊緣壞死，葉通常黃色，生物量極低，只相當于對照組的1／3，紫杉醇和10-脫?；涂ǘ?Ⅲ的含量都遠低于對照組。缺鎂的植株生物量略降低，但見不到明顯不同的癥狀。缺鐵的植株幼葉葉脈枯黃，莖矮短而細弱，生物量是所有營養(yǎng)缺失處理的組中最低的，只有對照的1／4。基于這些試驗結果和已往的研究，提出了一些影響滲透性、離子平衡和膜通透性的因素往往在紫杉烷類的生物合成中影響很大，其作用機理需要進一步研究。這些結果可以

11、廣泛地應用于產(chǎn)業(yè)化栽培中營養(yǎng)缺失的診斷和紫杉烷類化合物的產(chǎn)量評估。 本研究還探討了SFE的最優(yōu)化萃取條件，首先考察溫度、壓力、流量，以及萃取時間對產(chǎn)率的影響，建立一組正交實驗。然后以正交實驗的最優(yōu)條件加不同夾帶劑進一步實驗的結果顯示，以甲醇作夾帶劑，在萃取壓力為28MPa，萃取溫度為50℃，CO<,2>流量為5 L／h，一級、二級分離壓力均為5 MPa，分離溫度均為30℃時的效果最好，以乙醇做夾帶劑次之，丙酮最差，不加夾帶劑的效