声波刺激可提高铁皮石斛组培苗多糖含量

 

　　本报重庆讯日前，由重庆邮电大学生物信息学院承担的重庆市科委自然科学基金项目“声波刺激对铁皮石斛组培苗多糖含量的影响”获新进展。研究表明，特定的声波刺激可以明显促进铁皮石斛多糖的合成，对石斛多糖代谢途径产生显著影响；声波刺激24天后，组培苗多糖含量明显高于对照组达9个百分点。这一结果为研究环境胁迫对铁皮石斛生长与代谢影响的分子表达机制提供了参考依据。

        

 

　　兰科植物铁皮石斛是一种传统的名贵中药材，以新鲜或干燥茎入药，具有益胃生津、壮筋补虚、滋阴清热的功效。其主要化学成分是多糖，且含量较高，是理想的免疫增强剂。

 

　　植物生长在自然环境中不可避免地受到各种外界环境因素包括机械应力的刺激，应力与植物的生长关系一直是物理学家和生物学家所关心的课题。环境应力是指一切自然的或人为施加于植物体的应力，它包括自然和人为的两大应力源。声波作为一种人为的应力源已被广泛地应用于植物生物力学的研究。

 

　　在该项研究中，科研人员以特定的声波作为应力源，以苯酚-硫酸比色法分别测定铁皮石斛试管苗刺激组和对照组中多糖的含量变化，并比较两组间多糖含量的差异。首先，他们取消毒好的铁皮石斛外植体茎芽进行组培快繁。随后，将铁皮石斛的组培苗分株转入到MS＋吲哚丁酸的培养基中，将其分为两个平行组，一组进行声波刺激，另一组作为对照。刺激仪为重庆大学生物工程学院自行研制的声波促进植物生长装置。6天后，研究人员以声强100分贝、频率1000赫兹的声波对刺激组进行连续刺激，每天一次，每次一小时，连续刺激24天，每隔6天取样干燥备用。在刺激的同时，取对照组的材料放在无刺激影响的相同环境下培养。

 

　　含量测定结果表明，采用声波刺激24天后，组培苗的多糖含量明显高于对照组，达9个百分点，且多糖含量随刺激时间的增加而提高。这说明多糖的含量与铁皮石斛生长的环境和时间有关。声波刺激后，多糖含量变化快，先迅速提高，然后趋于平缓；而对照组多糖含量变化较平缓，对照12天后多糖含量才有较大变化。因此，研究认为声波刺激可以明显地促进多糖的合成，对多糖代谢途径有显著影响。

 

　　据科研人员介绍，在铁皮石斛的光合途径中，随环境条件变化，碳代谢途径在景天酸代谢途径与C3途径间转换，光合速率不高，日光合积累有限，从而在一定程度上造成铁皮石斛生长缓慢。在晴天的白天和夜间，铁皮石斛都吸收CO2，上午9∶00为一天中CO2吸收速率的最高值。因此，在研究中，他们每天上午9∶00开始声波刺激，结果使植物的根系发达，生长较快，苗粗壮，多糖含量明显提高。由于研究中石斛苗的发育程度基本相同，因此可能是声波刺激改变了铁皮石斛在景天酸代谢途径与C3途径间的转换，增强了CO2的吸收，提高了光合速率。声波刺激后CO2吸收的增强表明声波刺激有可能改变了石斛叶片的气孔限制值，增强了气孔的导度，从而促进CO2的吸收，提高了胞间CO2的含量。同时，由于刺激组苗的根系发达，加快了植物营养的吸收，促进植物的糖代谢途径，从而大大提高了铁皮石斛多糖的含量。