青霉菌灭活菌丝体活性成分的分离及其促进植物生长研究初探

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青霉菌灭活菌丝体(Dry mycelium ofpenicillium chrysogenum,DM)能够促进植物生长。前人研究发现,田间使用DM能显著增加棉花、黄瓜、番茄、水稻和烟草等作物幼苗的株高、鲜重和干重,同时提高作物的产量。但目前DM的促生活性成分和促生作用机理还未见相关报道。本研究根据物质极性分离DM活性成分,以Bright Yellow-2(BY-2)细胞和烟草为材料,对DM成分的促生作用进行测定,同时从分子、细胞和植株层面对活性成分的作用机理进行研究,探索DM影响细胞和幼苗生长发育的作用机理。本文研究结果概括如下:根据物质极性将DM进行初步分离,得到四种粗提成分,分别是石油醚提取物(PEE)、正丁醇提取物(NBAE)、乙酸乙酯提取物(EACE)和剩余的水相提取物(DWE)。细胞生长实验发现,DM促细胞生长活性成分为极性较小的成分,其中EACE的促生作用最为显著,10 μg/mL的EACE能显著促进BY-2细胞干重的增加,增长率达108.12%。EACE没有使细胞原生质体直径明显增加,说明其没有增大细胞体积的作用;但EACE能有效诱导细胞生长分裂相关基因pCNT1 03和NtCesA-1a在2-4h上调表达,诱导CdkB1基因在8h瞬时表达。在温室中分别用10 μg/mL、20 μg/mL和50 μg/mL的EACE对栽培烟草品种“红花大金元”进行灌根处理,发现EACE能使“红花大金元”幼苗的叶片数增加,增长率为7.72%-10.29%;烟草幼苗茎粗增粗14.96%-25.81%;叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量分别提高 9.22%-13.31%、31.73%-46.92%、21.81%-24.44%;在处理浓度为10 μg/mL时,地下部分鲜重增加18.74%;同时EACE降低了烟草幼苗的株高,减少率达4.3%-13.8%。GC-MS测定发现EACE中具有25种已知结构的物质,其中含有多个具有调节植物生长、促进细胞增殖作用的物质,如丙三醇、苯乙酸、肌醇、尸胺、麦芽糖、山梨醇和棕榈酸等成分。初步推测EACE中含有多种促进细胞分裂和调节植物生长发育的活性成分,促生机理可能为EACE诱导BY-2细胞生长分裂相关基因的表达,促进细胞分裂;EACE能增加烟草幼苗叶片数、地下部分鲜重和茎直径,提高叶片叶绿素含量,增强光合作用能力,促进烟草幼苗生长发育。
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