接种根瘤菌对鸡骨草氮素营养及相思子碱生物合成的生理机制研究

根瘤菌与豆科植物的共生固氮是豆科植物氮素代谢的重要途径，也影响植物的次生物质代谢及产物累积。本申请项目以广西道地豆科药材鸡骨草为研究对象，在原研究发现根瘤菌可有效提高鸡骨草相思子碱含量的基础上，调查鸡骨草的根瘤菌共生固氮情况，进一步收集、分离具有高固氮能力的菌株，筛选能与鸡骨草匹配的优良菌株，通过盆栽和人工接种的方法研究其对豆科药用植物鸡骨草的氮素代谢、根瘤生长及其与宿主植物共生等方面的影响，开展根瘤菌对鸡骨草主要药效成分相思子碱的代谢和和生物合成的生理机制研究。通过研究，揭示根瘤菌共生固氮对鸡骨草次生物质代谢影响的可能途径，丰富根瘤菌在豆科药用植物药材质量控制应用的理论，为药用植物人工栽培技术的创新提供理论依据。

以广西道地豆科药材鸡骨草（Abrus mollis Hance）为研究对象，在原有研究的基础上，调查鸡骨草的根瘤菌共生固氮情况，进一步收集、分离具有高固氮能力的菌株，筛选能与鸡骨草匹配的优良菌株，通过人工接种和盆栽研究其对鸡骨草氮素代谢、根瘤生长与宿主植物共生等方面的影响及对相思子碱的代谢和生物合成的生理机制。主要工作及研究结果如下：.（1）接种来自广西南宁菌株的鸡骨草，表现出较好的生长趋势；接种来自广西百色菌株的鸡骨草表现出较好的结瘤能力；接种根瘤菌后，盆栽鸡骨草的地上生物量、地下生物量以及总生物量均呈逐渐增长的趋势；（2）接种根瘤菌后，根茎叶部位氮素含量呈现双峰曲线，峰值分别都是出现在7月和9月，且7月氮素含量大于9月，对照中这一趋势并不明显；氮素含量均在8月出现最低值；（3）氨态氮含量在叶部和茎部有相同的变化规律，呈现单峰曲线，均在7月出现最大值，鸡骨草生长前期，氨态氮的积累量茎部＞根部＞叶部; 到生长中期，叶片积累氨态氮增加，说明该时期叶片同化氮素较多；（4）硝态氮含量积累和分配存在较大的差异，在营养生长和生殖生长并行期，硝态氮可能是运往鸡骨草叶部同化的主要氮素成分；（5）随着鸡骨草的生育期的推进，接种根瘤菌对GS活性有明显的促进作用。接种根瘤菌的鸡骨草GS酶活性呈现明显上升的趋势，在8月到9月间，活性增强的趋势尤其明显；（6）接种根瘤菌对相思子碱的合成和累积有较大的影响；（7）色氨酸合酶（TSB）和色氨酸脱羧酶（TDC）的酶活性均高于对照处理，且与相思子碱含量变化趋势吻合，推断TDC和TSB可能是相思子碱合成代谢中的调控位点。.此外，本项目也开展了鸡骨草（Abrus mollis）的化学成分、红外光谱结合曲线拟合技术研究干旱胁迫对鸡骨草幼苗蛋白质结构的影响等相关研究。