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四川农业大学范益军/罗傲雪老师团队在SNP增加采后铁皮石斛药用品质及其相关机制研究中取得新进展

2026-03-30 02:58:26

近日，Plant Physiology and Biochemistry杂志在线发表了四川农业大学范益军/罗傲雪老师课题组题为“SNP treatment enhances carbohydrate and secondary metabolite accumulation in postharvest Dendrobium officinale: Insights from Biochemical and Transcriptomic Analyses”的研究文章。

药用植物采收后，其体内的次级代谢产物（即药用活性成分）会发生一系列复杂的动态变化，直接影响药材的最终品质与药效。这些变化主要源于植物组织正常生理代谢的失衡，常导致不稳定的活性成分（如活性多糖、酚类、生物碱和黄酮）因酶促氧化或水解反应而迅速降解。环境因素是驱动此过程的关键外部变量，其中温度、湿度、光照以及氧气浓度被证实是影响化学成分稳定性的最主要因子。此外，采后化学处理，干燥方法、贮藏条件与时间，对活性成分的保留率具有决定性影响，科学的加工工艺能有效减缓成分的转化与损失。因此，研究采后生理生化变化并建立精准的调控技术，是保障药用植物质量与标准化生产的重要途径。

硝普钠作为一氧化氮供体，在调控采后植物产品的品质与代谢方面扮演着关键角色。研究表明，硝普钠处理能够有效抑制采后果蔬的呼吸强度，并减轻活性氧的积累，从而为维持细胞结构和代谢功能的完整性创造有利条件。这种改善的生理状态显著延缓了总酚、类黄酮等抗氧化物质的降解，有助于在贮藏后期保持更高的营养成分。更重要的是，硝普钠能够作为信号分子激活苯丙烷代谢途径，诱导关键酶（如PAL）的活性，从而主动促进次生代谢产物的生物合成与积累。然而，硝普钠的效应呈现浓度双重性，适宜浓度处理效果显著，而过高浓度则可能诱发氧化胁迫并抑制有益成分的合成。因此，优化硝普钠应用策略是提升采后植物产品功能成分价值的有效途径。

铁皮石斛是一种药食同源的珍贵资源，其主要药用成分为多糖、生物碱、黄酮以等化合物等，其中石斛多糖被视为其最关键的生物活性物质。药理学研究证实，铁皮石斛具有显著的免疫调节、抗氧化及治疗肝病等生物活性。与此同时，基于其营养和保健价值，铁皮石斛也被作为功能性原料广泛应用于饮料、茶叶及保健食品的开发中。铁皮石斛采收后，其药用成分会因持续的生理代谢和酶解作用而发生显著的降解与转化。因此，维持与提升采后铁皮石斛的药用品质至关重要。本研究拟采用硝普钠处理来维持与提升采后铁皮石斛主要药用成分的含量，并通过生化分析联合转录组分析揭示其机制。

Fig.硝普钠对铁皮石斛采后碳水化合物合成的影响.

Fig. 硝普钠对铁皮石斛采后主要次生代谢代谢产物积累的影响

Fig. Key signal pathway analysis. A is Starch and sucrose metabolism, B is Fructose and mannose metabolism. C is Flavonoid biosynthesis and D is Phenylpropanoid biosynthesis.

本研究选取外观品质相似且无病虫害和机械损伤的铁皮石斛为试验材料，设置5组，每组采摘约 100根茎（或重量约为180g），使用蒸馏水浸泡15 min 作为对照组（CK），分别用200 μmol·L^-1，400 μmol·L^-1，800 μmol·L^-1，1600 μmol·L^-1的硝普钠（SNP）溶液浸泡15 min 作为处理组CK、T1、T2、T3、T4。处理后的石斛取出晾干保存，每6d取样测定相关指标，每个指标重复测定3次。果显示，400 μmol·L^-1的SNP处理能显著增加采后铁皮石斛的可溶性糖及可溶性蛋白含量，还可以提高其抗氧化系统性能，增加其抗逆能力。同时发现，400 μmol·L^-1的SNP处理还能显著上调MAN、PFK、PFP、GMD等基因，致使其多糖积累增加（比ck增加163.2%）。下调ALDO、TREH和ENPP 等基因，导致其纤维素和淀粉积累下降。而F3H 、CHS、HCT等基因上调可能是硝普钠处理后铁皮石斛黄酮和多酚化合物含量升高的重要原因。MVK、PAL、COMT、4CL、CYP73A等基因显著上调导致生物碱（比ck高179.5%）含量显著上升。另外ERF，MYB和WRKY转录因子基因的显著变化，也参与了铁皮石斛多糖、石斛碱和黄酮的生物合成的调控。故SNP处理能使碳从淀粉和纤维素流向活性多糖，同时提高石斛碱和黄酮的积累，提升铁皮石斛的药用品质。本研究为维持与提升采后药用植物的品质提供新的见解。