吡唑醚菌酯对铁皮石斛营养成分的影响及其影响机制研究

作     者：黄浩 

作者单位：浙江农林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵学平;汤涛

授予年度：2024年

学科分类：09[农学] 0904[农学-植物保护] 090401[农学-植物病理学] 090402[农学-农业昆虫与害虫防治] 

主      题：铁皮石斛 吡唑醚菌酯 多糖 黄酮 代谢组学 

摘      要：铁皮石斛是一种药食同源传统中药材,多糖、黄酮、生物碱等营养物质是铁皮石斛的主要成分。吡唑醚菌酯是铁皮石斛种植过程中施用率和施用量最高的农药之一。据报道,吡唑醚菌酯会对苍术,番茄等作物的生理代谢造成影响进而影响植物营养成分的含量,但其对铁皮石斛生理代谢的影响尚不明确。为明确吡唑醚菌酯对铁皮石斛营养成分的影响及其影响机制,本研究研究了吡唑醚菌酯在铁皮石斛中的残留动态,并对铁皮石斛茎中的主要营养成分的含量进行了测定,并初步探究了吡唑醚菌酯对铁皮石斛营养物质含量的影响机制,试验结果如下。 吡唑醚菌酯在铁皮石斛茎中残留动态研究发现:LC（低浓度处理组,0.015 g/m2）组与HC（高浓度处理组,0.03 g/m2）组铁皮石斛茎中吡唑醚菌酯的降解半衰期分别为69 d和77 d,吡唑醚菌酯在铁皮石斛茎中的降解速率远低于在其他作物中的降解速率。 吡唑醚菌酯对铁皮石斛茎多糖含量的影响研究发现:末次施药后7 d,BC（空白对照组）、LC和HC组铁皮石斛茎多糖含量分别为50.08、34.62和30.72 mg/g,LC组与HC组铁皮石斛茎的多糖含量分别比BC组低31%和38%（P0.01）;末次施药后15～90 d,BC、LC组与HC组铁皮石斛茎的多糖含量均呈上升趋势且未呈现显著性差异,末次施药后90 d,BC组,LC组与HC组多糖含量分别为69.07,67.24和73.49 mg/g。吡唑醚菌酯的施用在末次施药后7 d显著降低了铁皮石斛茎的多糖含量,在试验期间的其他时期则未出现显著影响。试验期间,铁皮石斛茎多糖含量与施药浓度不存在相关性。对蔗糖代谢酶活性的研究发现:末次施药后7 d,LC和HC组铁皮石斛茎SPS（蔗糖磷酸合成酶）和AI（酸性转化酶）活性显著上升,LC组铁皮石斛茎NI（中性转化酶）活性上升。吡唑醚菌酯残留浓度与AI与SPS的活性呈正相关（R=0.769,R=0.828）,与多糖浓度呈负相关（R=-0.769）。试验结果表明,吡唑醚菌酯促进了铁皮石斛蔗糖的合成,同时促进了蔗糖向葡萄糖和果糖的合成,但未能促进多糖含量的上升。 吡唑醚菌酯对铁皮石斛茎黄酮含量的影响研究发现:末次施药后0～15 d,LC和HC组铁皮石斛茎黄酮含量与BC组无显著差异,末次施药后30～90 d,LC组和HC组铁皮石斛茎黄酮含量相较BC组显著升高,60 d时差异显著性最大,LC组和HC组铁皮石斛茎黄酮含量相较BC组分别升高了31%和34%（P0.01）,此时LC、HC和BC组铁皮石斛茎黄酮含量分别为0.69、0.70和0.53 mg/g,吡唑醚菌酯的施用在试验期间提高了铁皮石斛茎的黄酮含量,但未发现与施药浓度的相关性。代谢组学分析发现,末次施药后7d,LC和HC组铁皮石斛茎代谢物相较BC组有所上升,其中氨基酸类化合物含量上升较为显著,LC组和HC组铁皮石斛茎中苯丙氨酸含量分别上升110%和69%（P0.05）,酪氨酸含量分别上升124%和121%（P0.05）,色氨酸含量分别上升65%和77%（P0.05）。LC组铁皮石斛茎中组氨酸、L-异亮氨酸和DL-异亮氨酸含量分别上升182%、242%和474%（P0.05）。代谢通路分析发现,LC与HC组铁皮石斛茎中氨基酸的生物合成,苯丙烷生物合成、植物激素的生物合成和苯丙素代谢通路均出现上升。 结合试验结果进行探讨得出结论:吡唑醚菌酯对铁皮石斛造成了非生物胁迫,铁皮石斛通过提升植株中氨基酸和可溶性糖的含量,提高其抗逆性并以此应对吡唑醚菌酯的胁迫,其中苯丙氨酸和酪氨酸含量的上升也上调了了苯丙烷的生物合成代谢通路,从而提升了铁皮石斛茎黄酮的含量。施用吡唑醚菌酯后铁皮石斛茎多糖含量的下降可能是由于铁皮石斛为了提升内环境可溶性糖的含量而抑制了可溶性糖向多糖的转化。 通过该研究结果可为吡唑醚菌酯在铁皮石斛中的施用提供建议:末次施药后60d后铁皮石斛黄酮含量显著上升,推荐剂量与两倍推荐剂量对铁皮石斛黄酮含量的影响无显著性差异,在实际施用过程中应控制吡唑醚菌酯的施用浓度,并设置60 d以上的采收间隔期,以提高铁皮石斛的品质并降低因农药残留带来的的风险。