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我校陈军文教授团队在三七光合氮素生理方面取得系列研究新进展
来源:西南中药材国家工程中心 时间:2022-07-07浏览次数:

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本站消息 三七为五加科人参属多年生典型阴生和高氮敏感药用植物,以根和根状茎入药,是我国传统的名贵中药材和中药材骨干大品种,也是云南省生物资源开发最成功的品种。三七在种植过程中需要遮阴栽培,传统产区的三七在种植中有“三分阳、七分阴”之说,认为三七在30%的透光率下生长较好,但试验证据相对缺乏。同时,在三七种植生产过程中,农民为追求高产,大肥大水特别是氮肥施用过多,导致病害严重和农药过多施用,影响三七药材安全。但长期以来三七对高氮的敏感机制尚不清楚。

我校陈军文教授团队经过多年的聚焦研究,发现阴生植物三七的光化学效率和光保护能力较高,三七对瞬态动态光照更为敏感(图1A),“一分阳,九分阴”即10%左右透光率最有利于三七生长发育。这一研究结论纠正了传统产区三七种植者的错误认识。同时发现,皂苷合成关键基因(-ASHMGRMVKDS)在10%左右透光率下表达上调,有利于三七活性成分皂苷的积累(图1B)。此外,核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)的失活是导致高氮下三七光合能力降低的主要原因,且高氮会引起三七叶片光系统II(PSII)放氧复合体供体侧受损。研究还发现高氮导致三七植株根腐病发病率高达65%以上,从而造成三七产量降低。同时研究发现,高氮下三七皂苷积累降低,一方面是由于高氮提高了-葡萄糖苷酶(-GC)活性,促进糖苷键的水解,从而抑制皂苷合成;另一方面高氮促进细胞分裂素(CKs)的合成,使CKs信号传导抑制基因(AHK4)的上调表达,负调控氮素的吸收,进而降低皂苷的生物合成(图2)。这些研究全面解析了三七光合氮素生理特征,为三七优质高效种植及实施三七“减肥增效”绿色生态种植技术提供理论依据。

系列研究成果发表于Industrial Crops & ProductsPlant Physiology and Biochemistry、植物生态学报、生态学报等国内外系列期刊,其中SCI论文11篇(JCR分区为Q1期刊论文8篇,IF > 5.0论文的7篇),CSCD论文11篇(含卓越期刊论文4篇)。农学与生物技术学院孟珍贵、李龙根、张金燕、寸竹、双升普、武洪敏、张强皓、徐祥增、匡双便、王静等师生先后参与了相关工作,我校陈军文教授均为系列论文通讯作者,云南农业大学均为论文唯一的署名单位。系列研究得到了国家重点研发计划课题、国家自然科学基金、云南省重大科技专项资助。

作者:寸竹
编辑:潘伟荣


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