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云南农大陈军文教授团队在三七光合生理领域取得系列研究进展

科技 07-29 来源：九派快讯

【来源：云南农业大学】

云南农大陈军文教授团队

在三七光合生理领域取得系列研究进展

从云南农业大学了解到，陈军文教授团队在三七光合氮素生理方面取得系列研究进展。系列研究成果发表于Industrial Crops & Products、Plant 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的论文8篇，IF > 5.0的论文7篇），CSCD论文11篇（含卓越期刊论文4篇）。系列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。

三七（Panax notoginseng）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。

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（b-AS，HMGR，MVK和DS）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）。

图1 动态光下阴生植物和阳生植物光保护策略模型（A），光驱动三七皂苷积累模型（B）

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b-葡萄糖苷酶（b-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）。系列研究进一步为了解光合氮素与三七品质之间的关系提供了理论支撑，同时也为三七“优质适产”绿色生态种植技术推广奠定了坚实的基础。

图 2 不同氮水平下三七叶片叶绿素成像及根系表型性状（A），不同氮素水平下皂苷变化与遗传分子互作模型（B）

上述论文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。云南农业大学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、韦海南、张玲等师生先后参与了相关工作。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的资助。