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文山三七作为云南道地性药材,在普遍发生“紫化(purpling)”的三七营养器官中,地上茎的紫化出现得最早,也最明显,故紫化的地上茎成为探究三七花色苷合成和生态生理功能的首选器官。但是,三七一年生植株绿紫过渡地上茎上花色苷黄金分割式积累的原因和功能还尚不明确。本研究以一年生文山三七绿紫过渡茎为材料,主要研究花色苷、皂苷含量和F3H转录强度的纵向变化及其相关性,并用显微组织化学法研究了云南文山三七一年生植株绿紫过渡地上茎各茎段花色苷和皂苷的组织定位,用分光光度法检测了茎段的总花色苷(TAC)和总皂苷含量(TSC),用高效液相色谱检测了茎段的皂苷单体含量,用荧光定量PCR法检测了花色苷的结构基因F3H的转录强度。主要研究结果如下:(1)在茎段中部横截面上,花色苷主要定位在皮层薄壁组织外侧的2层或2~3层细胞中此外,在厚角组织外侧的1~2层细胞和表皮细胞中也有少量花色苷积累,但韧皮部、形成层、木质部和髓中均无花色苷积累,茎的花色苷明显富集于茎中上部的黄金分割点处,而皂苷主要定位在维管束中,其次为皮层薄壁组织,髓中则几乎无皂苷积累。(2)各茎段的皂苷单体均主要为人参皂苷Rb1。从茎顶向茎基,茎段TAC、TSC和Rb1含量总体上分别表现为一条“单峰”、“V形”和“降-升-降三段式”曲线。花色苷主要积累在茎中、上部,总皂苷在下、基部,Rb1则在上半段;TAC最高及TSC和Rb1含量最低的茎段均恰好定位在中上部的黄金分割点处。不同茎段TAC间的差异仅达到显著水平,Rb1含量间的差异达到极显著水平,但TSC间的差异未达到显著水平。(3)从茎顶向茎基,茎段F3H的转录强度整体表现为一条“波浪式”多峰曲线,茎段1到9表现为“小波浪式”曲线,茎段9到18为“大波浪式”曲线。F3H的转录强度在上半段较低,则在下半段的茎段12和茎段16处剧增。(4)花色苷在绿紫过渡茎中的横向组织定位与含量的纵向变化是一致,成正相关,皂苷也是相同,而花色苷都富集于茎中上部的黄金分割处,则皂苷富集于茎顶和茎基处。不同茎段TAC和TSC、Rb1含量间呈不同的相关性,整个地上茎TAC和TSC间呈极显著负相关、TAC和Rb1含量间呈不显著正相关。因此,在三七绿紫过渡地上茎中,花色苷和皂苷的横向组织定位不同,二者含量在纵向上总体上呈负相关。通过F3H转录强度与花色苷含量的相关性分析可知,茎段上半段的F3H转录强度和TAC间是呈不显著正相关,则下半段呈不显著负相关,但并没有达到显著负相关。但是,在整个地上茎,即从茎段1~18,F3H和TAC间呈显著负相关。本研究可为三七营养器官花色苷和皂苷积累相关性的探索提供参考。