基于EMP和TCA循环途径研究硅对干旱胁迫下党参多糖合成的调控

摘要

近年来，极端气候频发、雨水分布不均，造成党参（Codonopsis pilosula）关键生育期缺水，导致质量和产量下降。针对这一问题，该研究以党参为对象，从糖酵解（EMP）及三羧酸循环（TCA）角度探究硅对干旱胁迫下党参多糖合成的调控效应。设置正常水分（CK）、15%PEG-6000干旱（D）及施加硅后再15%PEG-6000干旱（Si+D）3个处理组，Si+D组在干旱处理前第7天每盆施用200 mL 2 mmol?L-1硅酸钾溶液，干旱处理至7、14、21 d时取样，测定EMP及TCA相关代谢物含量、酶活性和基因相对表达量，同时测定党参多糖及其生物合成相关物质含量，综合分析硅对干旱胁迫下党参多糖合成的调控。结果表明（：1）干旱胁迫导致党参光合色素含量降低，加速蔗糖、果糖及葡萄糖等物质消耗，促进EMP和TCA途径中的能量消耗用于淀粉、多糖等物质的合成及积累，存在产量和质量消长的现象。（2）硅的施用提高了党参叶片相对含水量、光合色素含量、蔗糖及果糖含量，降低了淀粉合成相关酶活性、增强了淀粉分解相关酶活性，导致淀粉、多糖含量下降，但党参整体产量提高；硅促进干旱胁迫下党参EMP途径，阻止TCA过程，使得EMP终产物丙酮酸合成柠檬酸并积累。硅的施加通过影响党参光合作用、调控EMP及TCA途径能量生成及分配，增强党参抵御干旱的能力，整体上对党参多糖的合成及质量、产量起到了正向的调控作用。但随着干旱胁迫时间的延长，调控效应有逐渐减弱的趋势。

关键词

党参 / 干旱胁迫 / 硅 / 糖酵解 / 三羧酸循环 / 党参多糖