宁夏枸杞药材质量形成对温度的响应机制研究

Lycium Barbarum L. is one of the important medicinal plant resources in China. Research on environmental factors and the L. barbarum quality focused on the correlation analysis of the active ingredient content accumulation and environmental factors, but impact on key ecological factors and biological mechanisms of regulation of the L. barbarum. quality formation wasn't studied systematically. The 'temperature' was the breakthrough point in this study, and previous studies had identified 'temperature' was the most important factor which had the greatest impact on L. barbarum distribution and quality formation. Plant anatomy, plant physiology and plant chemical technology were used to investigate the effects of temperature on the L. barbarum fruit morphology and development, the effects of temperature on the content of endogenous hormone in. fruit, the effect of temperature on the primary photosynthetic products accumulation and distribution in fruit, and the impact of temperature on the accumulation of the main active ingredients in fruit. On the basis of the effects of temperature on the L. barbarum appearance quality and medicinal quality formation, reveale the relationship between appearance quality medicinal quality. Research results to explore the effect of environmental factors on the dynamic aspects of the generation and accumulation of medicinal ingredients of medicinal botanicals has important theoretical significance, at the same time, it can provide a scientific basis for insuring the L. barbarum medicinal quality and guide the healthy development of the industry on L. barbarum.

宁夏枸杞是我国重要的药用植物资源。关于环境因子与宁夏枸杞品质的研究多集中在有效成分含量积累与环境因子的相关性分析方面，而对关键生态因子影响和调控宁夏枸杞品质形成的生物学机制方面的研究尚没有系统开展。本研究以前期研究已确定的对宁夏枸杞分布和品质形成影响最大的气象因子- - 温度为突破点，应用植物解剖学、植物生理学和植物化学技术，系统研究温度对宁夏枸杞果实形态结构发育规律的影响、温度对宁夏枸杞果实内源激素含量的影响及其对果实发育的调控、温度对宁夏枸杞果实初级光合产物积累和分配的影响以及温度对宁夏枸杞果实主要有效成分积累和生物效价差异的影响，在明确温度对宁夏枸杞外观品质和药用品质形成的影响的基础上，揭示宁夏枸杞外观品质与药用品质间的关系。研究结果在探讨环境因子对药用植物药用成分的产生和积累动态方面具有重要的理论意义，同时为保证宁夏枸杞药材质量和指导宁夏枸杞产业的健康发展等生产实践问题提供理论依据。

宁夏枸杞是我国重要的药用植物资源。本项目以影响宁夏枸杞分布和品质形成的关键气象因子——温度为突破点，应用植物解剖学、植物生理学和植物化学技术，系统研究了温度对果实形态结构发育规律、果实内源激素含量、果实初级光合产物积累和分配以及果实主要有效成分积累和生物效价差异的影响，结果表明：①宁夏枸杞果实生长发育曲线类型为典型的双“S”型，且不受果实发育期外界环境温度的影响，但果实的形态发育受温度影响较大，与低温环境相比，高温条件下的果实发育较快，果实发育期缩短，果实横径增大较快，而纵径增长相对较慢，成熟果实百粒重较小，其中温度因子中的平均温度、白天均温和平均温差是影响枸杞果实形态发育的主导因子。 ②低温条件下枸杞果皮赤霉素含量显著高于高温处理条件下，尤其是转色期高峰值达到了1495.196µg/g，果皮赤霉素的大量积累，促进了果实的纵向伸长。③高温处理条件下宁夏枸杞叶片光合速率、RuBP羧化酶和PEP磷酸羧化酶活力较大，导致叶片糖分含量较高。叶片光合产物主要为蔗糖和淀粉，二者约占到叶片总糖分含量的70%以上；果实糖分积累类型为己糖型，成熟时己糖含量约占总糖分的95%以上。低温处理下成熟果实内的葡萄糖、果糖、蔗糖和淀粉含量均显著高于高温处理下，导致低温处理下果实成熟时己糖积累量较大，淀粉含量较高的原因，一方面与低温处理下果实单粒重增大，果实库强增强有关，另一方面与低温处理下枸杞果实转化酶活性增强有关。 ④宁夏枸杞成熟果实中多糖含量随平均温度、白天均温和夜晚均温的升高而增大；黄酮含量随夜晚均温的升高而增大，甜菜碱含量则随白天均温和平均温差的增大而降低。 ⑤主成分分析结果表明对枸杞子抗氧化活性起主要作用的是黄酮、多糖和甜菜碱等非酶促抗氧化物质；商品等级越高的枸杞子其抗氧化能力并非越强，商品等级低的反而有较强的抗氧化能力，即百粒重较小的枸杞子中含有较多的非酶促抗氧化物质，从而获得了较高的抗氧化能力；相对的高温处理有利于增强枸杞果实的抗氧化能力，而低温条件不利于枸杞抗氧化物质的积累，导致枸杞果实成熟时其抗氧化能力较弱。研究结果首次从植物生理、植物化学的角度揭示了全国不同产区宁夏枸杞果实形态、初生代谢产物积累、主要有效成分含量以及果实生物效价差异的内在生理学机制，研究结果对进一步揭示宁夏枸杞的道地性及其道地成因提供了科学的理论依据。