项目名称 | 糖和激素对植物花素苷合成的影响 | ||||
项目类别 | 自然科学类 | ||||
研究期限 | 2011年5-9月 | 申请经费 | 400元 | ||
项目简介 | 次生代谢物质花素苷是由花素和糖结合形成的配糖体, 存在于植物的叶片、花、果实和种子的表皮细胞的液泡中，是一类使这些器官呈现从红到黑等系列颜的水溶性素。本实验将用不同种类的糖和激素分别处理凤仙花植株，主要测量花中花素苷含量的变化。其合成过程中光是最主要的影响因素，但本实验将统一用自然光处理，并从糖和激素两方面探讨，内容主要包括： 1. 研究葡萄糖和果糖对花素苷积累的作用和影响，并在此基础上分析其如何影响花。 2. 研究植物激素（相同浓度）如何通过影响植物体内的代谢过程来影响花素苷的合成和积累。 3. 在前两步的基础上，查阅相关文献进一步深入分析其花素苷生物合成过程。 | ||||
二、立论依据（项目的意义、现状分析、参考文献等） 1. 研究意义： 花素苷是某些植物叶片、果皮以及其它器官在自然界的主要彩表达物质，其代谢及稳定性易受外界环境因子的影响。某些外源化学物质通过影响或参与植物内部生理生化过程，也能影响花素苷的代谢稳定性和呈表现。因此弄清不同环境因子和非环境因子对植物花素苷代谢机制的影响差异，明确有关外源化学物质对植物花素苷代谢和呈的影响，是制定促进植物器官花素苷稳定和彩有效表达的人工管理措施的科学基础，也是实现调控彩叶植物叶片和果实泽发育目标的重要途径。本实验通过研究糖和激素对植物花素苷合成的影响，有利于观赏花卉的深度开发，对本地经济有积极的促进作用。 2. 国内外研究现状分析： 在大多数陆生植物中，花素苷是许多花和果实的着物质，如水果、蔬菜、谷类以及各种花卉等都含有。在研究初期，许多植物学家、植物生理学家就花素苷在植物授粉和植物保护中所起的重要作用，对它的化学成分、化学结构、发生部位、发生时间作了深入的研究。随后，一些食品学家和化学家就花素苷在新鲜水果保藏与食品加工工艺中所起到的重要作用也做了较为详尽的研究。 目前，国外对花素苷的研究主要集中在两个方面：一是对各类植物中花素苷的种类数量的研究；二是对花素苷的药理学研究。科学家们对花素苷在不同外界环境下所表现的不同反应作了较为仔细的研究。现发现影响花素苷生成的环境因素有很多, 其中光照(光照强度、波长、蓝光、紫外光)、温度、植物体内的含水量、含糖量以及氮元素的浓度、生长环境中磷和硼的含量都会影响花素苷的生成。 在国内，由于花是花卉植物观赏价值的重要标准，而自然界中一些重要花卉却彩有限，如月季、郁金香、康乃馨缺少蓝和紫；非洲紫罗兰、仙客来、矮牵牛中缺少纯黄；鸢尾、紫罗兰等缺少红和砖红，这都是用传统育种无法解决的问题。虽然在花育种上我们已取得一些成绩，但还有很大的研究进展空间。对于花素苷合成过程，许多调节机理尚不明了。 3．参考文献： [1] 吴萍,等.桑椹花青素的研究进展及其应用前景[J].中国蚕业,2005,26(2):4-5. [2] 任雁,张惟广.花素苷的研究进展[J].中国食品添加剂,2006,(04). [3] 孙明霞,王宝增,范海,赵可夫.叶片中的花素苷及其对植物适应环境的意义[J].植物生理学通讯,2003,39(6):688-693. [4] 杨秀娟,赵晓燕,巴塞尔委员会马越等.花青素研究进展[J].中国食品添加剂,2005,4(17):40-42. [5] 杨朝辉,雷建军,宋明,王亚培,王进.花素苷基因研究进展[J].西南农业学报,2002,(02). [6] 卢钰,董现义,杜景平,李永强,王明林.花苷研究进展[J].山东农业大学学报(自然科学版),2004,35(02):315-320. [7] 程龙军,郭得平,张建华,马芹标.高等植物花生长和花素苷生物合成的信号调控[J].植物生理学通讯,2002,(02). [8] 于晓南,张启翔.观赏植物的花素苷与花[J].林业科学,2002,38(03). [9] 苏焕然,张丹,汪清胤等. 花卉基因工程研究进展.北方园艺,1996,(4):26-28. [10] 丁锐.国外花素苷的研究现状与进展[J].汉中师范学院学报,2004,(06). [11] 李明,等.脱落酸(ABA)对苹果果实着相关物质变化的影响[J].沈阳农业大学学报,2005,一汽佳星幸福使者36(2):189-193. [12] 马丽,等.果实花苷合成激素调控的研究进展[J].北方园艺,2006(3):42-43. [13] 胡桂兵,等.荔枝果皮花青苷与内源激素含量的变化规律[J].福建果树,2000(1):1-3. [14] 张龙,等.花素苷生物合成与分子调控研究进展[J].园艺学报,2008,35(6):909-916. [15] 姜平平,吕晓玲,朱惠丽.花苷类物质分离鉴定方法[J].中国食品添加剂,2003,(4):108-111. [16] 孟祥春,等.光和糖对非洲菊花素苷积累及CHS、DFR基因表达的影响[J].园艺学报,2007,34(1):227-230. | |||||
三、研究方案 a)研究目标、研究内容和拟解决的关键问题 本项目主要研究目标： 1. 探究得出葡萄糖和果糖对凤仙花花的作用规律。 2. 研究并分析总结生长素和细胞分裂素对植物花素苷积累的作用。 3. 研究花素苷与花形成的关系，为以后培育出颜稀缺花种打下理论基础。 本项目主要研究内容： 1. 研究糖（葡萄糖和果糖）对花素苷积累的作用和影响，并在此基础上分析其如何影响花。 2. 研究植物激素世博主题馆（相同浓度）如何通过影响植物体内的代谢过程来影响花素苷的合成和积累。 3. 在前两步的基础上，查阅相关文献进一步深入分析其花素苷生物合成过程。 拟解决的关键问题： 1. 在MS培养基中培养凤仙花植株 2. 花素苷的提取与纯化 3. 采取对照或其他方法研究糖和激素对它的影响 4. 代谢物花素苷的测量 b)拟采取的研究方法及可行性分析 拟采取的研究方法： 1. 采样与培养 2009年12月四级真题在学校苗圃购买一些大小相仿的凤仙花幼苗,数量要适量，用添加1%-5%甘露醇的MS培养基在室温下自然光全天照射，并进行标记编号。 2. 实验组的处理 将编好号的两批凤仙花植株分别处理，在第一批中，A组加入适量的葡萄糖到培养基中，B组则加入（等量）果糖，C组培养基中什么也不加，作为空白对照组。而在第二批中，a组加生长素，b组加入细胞分裂素, c组作为空白对照。且要及时补充物质，保证营养充分。 3. 花素苷的提取 待植株开花时，从实验组和对照组中摘取花瓣，冰浴中研磨，用1%盐酸的甲醇室温下浸提3次，合并提取液。一段时间后再于花期的中期和后期摘取花瓣，同样采取上述方法制成提取液。 4. 花素苷的纯化 用丙酮提取和Pb2+ 吸附、再用稀盐酸洗脱，然后将提取液浓缩。浓缩过程应在40℃以下，最好在真空或氮气中进行，时间亦不宜过长。提取液浓缩至小体积后，可加3-5倍乙醚反复沉淀花素苷进行脱脂处理。 5. 花素苷的定性分析 通常使用紫外-可见光谱法, 用0.01%的盐酸甲醇液作为溶剂测定其紫外吸收值(也可用0.01%的盐酸乙醇)。花素苷及其素元在可见光465-550 nm, 紫外光275 nm处有吸收峰, 不过通常提取物要在200-700 nm范围扫描,与酰基化有关。 在0.01%的盐酸乙醇测定的λmax要比在0.01%的盐酸甲醇中的λmax长10 nm, 在0.01%的盐酸甲醇中的λmax比在水中的λmax长15 nm。 6. 花素苷的定量分析 应用朗伯—比尔定律得出的公式：C=(100EVM/ε)·(mg/mL) C为素的浓度；E为所测得的消光值；V阿伦特为稀释倍数；M为标准素的相对分子量；ε为标准素的分子消光系数。该方法测定花素苷总量需要在一个恒定的pH介质中进行，然后测定单个花素苷的最大吸收波长下的摩尔消光系数ε或比消光度E。但E是很难得到的，可以利用参考文献提供的数据。 可行性分析： 1. 该项目是在查阅了大量相关文献, 初步了解糖和激素对植物花素苷合成的影响基础上进行的，理论上是可行的。 2. 衡阳市凤仙花资源丰富，采集较为方便。花素苷分布非常广泛，植物花叶等细胞液泡中都可见，为本研究提供了大量物质基础。 3．项目组成员对植物花素苷合成有很大的兴趣，具备植物学、植物生理学及现代生物技术和生物化学等相关专业知识，专业基础扎实、动手能力强，具有较强的团队合作精神；指导老师知识渊博，经验丰富。 c)本项目的特与创新之处 传统的花育种费时费力，而且有很大的局限，一是基因库的限制；二是不能保证在改变花的同时不改变其它的观赏和生长特性。本项目用常见因子作用于植株，研究花颜变化，可以为创新花提供广阔的前景和全新的思路。 d)预期的研究进展和成果 预期的研究进展： 2011年5-6月，边查相关资料了解花素苷，弄清楚植株花素苷合成路径，边培植凤仙花。 2011年7-8月，仔细测量凤仙花的生长状况，并且用糖和激素分别对植株进行处理，提取并计算花中花素苷的总量。 2011年9-10月，进行多次重复实验，并对其效果进行对比和评价等。整理资料，撰写论文。 预期的研究成果： 1. 记录在不同糖和激素作用下, 实验组和对照组的植株花素苷合成量，列表记录。 2. 把以上数据对比分析, 做出糖-船长教学设计素苷合成量曲线图、激素-花素苷合成量曲线图。 3. 撰写《糖和激素对植物花素苷合成的影响》论文一篇。 | |||||
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