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白木香结香过程中木质部结构及生理代谢变化研究认领

被引量： 6

作者：

刘羽心

学位授予单位：

广西大学

摘要：

白木香是我国珍贵药材和香料——沉香的正品来源,由于天然沉香产量极低无法满足市场需求,研究人工诱导白木香结香技术已成为当务之急。真菌诱导法具有安全、高效、质量好等优点,是未来重要的发展方向。为揭示真菌诱导白木香结香的作用机理与作用位点,探究结香过程中木质部结构变化及相关生理生化反应,本研究使用真菌诱导法对白木香进行人工结香实验,定期采集样品,分析其木质部结构与组织化学变化,使用气相色谱-质谱联用法（GC-MS）分析其沉香特征化学成分;采用显微拉曼光谱技术分析不同组织类型细胞壁的局部化学成分;分析结香过程中木质部酶活性变化。主要结论如下:（1）白木香幼树受到真菌诱导后,木质部髓心附近的薄壁细胞开始结香,发生细胞死亡,淀粉粒向可溶性还原糖的转化及沉香树脂的生成,正在结香的区域为过渡层;随着结香程度的加深,大量沉香树脂在薄壁细胞和导管中积累,与木质部结合,这些已经完成结香的木质部为沉香层;结香程度进一步加深后,髓心附近的真菌增多,其产生的酶对木质部进行分解,髓心附近的木质部逐渐腐烂,最终形成腐烂层;木质部最外层没有开始结香的区域为白木层,各层在结构和组织化学方面有明显差异。真菌在树体中沿木质部导管和木射线向外扩张,在内含韧皮部和木射线中聚集。树体结香后,沉香树脂等内含物堵塞纹孔,挤压菌丝以抑制真菌在树体内继续生长和扩散。真菌的诱导是沉香形成的关键诱因。（2）白木香幼树结香过程中产生的次生代谢产物包括色酮类化合物和倍半萜类化合物,其中色酮类化合物生成较早,相对百分含量之和在60d达到顶峰;倍半萜类化合物生成时间较晚,种类数量及相对百分含量之和均随处理时间延长而增加,在180d达到顶峰;两者均主要分布于沉香层,少量分布于腐烂层。结香过程中伴随着细胞壁化学成分的规律性变化,作为细胞壁主要化学成分的木质素在细胞角隅中分布密度较高,复合胞间层次之,在次生壁中分布密度最低;作为细胞壁次要化学成分的色酮类和倍半萜类化合物在细胞壁中的分布集中在细胞角隅和胞间层,且细胞角隅中的分布密度大于胞间层。（3）白木香幼树结香过程中,PAL活性在过渡层急剧上升,在过渡层至沉香层稳定,在腐烂层明显下降;CAT活性在沉香层明显上升,在腐烂层有所下降,但仍高于白木层;T-SOD活性在过渡层和沉香层有明显上升,在腐烂层下降;MDA含量在过渡层明显上升,在沉香层和腐烂层中有所下降。（4）成年白木香结香过程中,白木层中薄壁细胞均具有活性,细胞核平均数量为14.98个/10-2mm2,含有大量淀粉粒,平均数量约为55.04个/10-2mm2,可溶性还原糖平均显色面积为66.49%,不含有倍半萜;过渡层细胞开始死亡,细胞核平均数量为9.06个/10-2mm2,淀粉粒含量下降,平均数量为35.62个/10-2mm2,可溶性还原糖平均显色面积为57.96%,开始出现倍半萜,平均显色面积为48.50%;沉香层细胞全部死亡,淀粉粒含量极低,平均数量为8.62个/10-2mm2,可溶性还原糖平均显色面积为48.85%,倍半萜含量大幅上升,平均显色面积为84.61%;腐烂层没有细胞核和可溶性还原糖存在,淀粉粒含量极低,平均数量为4.17个/10-2mm2,倍半萜含量较少,平均显色面积为6.42%。白木香结香过程伴随着由淀粉向可溶性还原糖转化的规律性变化,该变化主要发生在内含韧皮部、木射线和轴向薄壁组织等薄壁细胞中。内含韧皮部细胞是物质转化最为显著的区域,为沉香树脂的形成提供了结构和材料基础,是倍半萜等沉香特征产物生成的核心部位。在生产中,处理12个月后采伐可以提高生产效率。本研究明确了真菌诱导白木香结香过程中木质部结构与薄壁细胞代谢及沉香特征成分生成过程,为真菌诱导白木香结香技术提供科学指导。

摘要译文

关键词：

白木香; 真菌诱导结香; 木质部结构; 组织化学分析; 显微拉曼技术; GC-MS; 防御酶活性

学位年度：

2022

学位类型：

硕士

学科专业：

林业（专业学位）

导师：

邱炳发

中图分类号：

S792.99[其他⑨]

学科分类号：

0907[林学]

D O I：

10.27034/d.cnki.ggxiu.2022.001540