黄耆,常见写作黄芪(Astragalus membranaceus)是我国传统的中药材,在提高机体免疫力、延缓衰老等方面具有较强的药理活性。本文以黄芪中药材药典规定的两种原植物膜荚黄芪(Astragalus membranaceus(Fisch.)Bge.)及其变种蒙古黄芪(Astragalus membranaceus Bge.var.mongholicus Hsiao)的幼苗为实验材料,在水培条件下,综合运用离子组学和代谢组学技术,研究了不同程度缺硫处理下两种黄芪幼苗植株在生长指标、光合荧光参数、抗氧化系统活性、营养元素吸收以及次生代谢等方面的变化,系统阐述了黄芪对缺硫胁迫的响应机制,为低硫土壤地区黄芪人工种植提供基础理论指导。本文主要结果如下:(1)与供应Hoagland全营养液相比,低硫和无硫供应处理均显著抑制了两种黄芪幼苗根系和地上部的伸长生长以及生物量的累积,并且引起了植株叶片失绿变黄、根系褐变等一系列缺硫症状。此外,缺硫还导致了两种黄芪幼苗叶片叶绿素含量降低以及光合参数下降、全株各部位细胞膜脂过氧化程度增加。我们推断,营养液中硫元素供应的减少引起了黄芪幼苗硫营养不良,影响了植株叶绿素合成,降低了植株的光合能力,并同时引起了全株的氧化胁迫,最终使得黄芪幼苗生长发育受到抑制。与膜荚黄芪相比,蒙古黄芪在缺硫胁迫下表现出更强的耐受性。(2)随着缺硫胁迫的加重,两种黄芪可溶性糖和可溶性蛋白的含量显著增加,蒙古黄芪的含量高于膜荚黄芪,表明蒙古黄芪细胞渗透调节对硫的耐性强。缺硫胁迫增加显著降低了黄芪根中SOD和POD活性,破坏抗氧化系统,导致黄芪各组织ROS积累增加量主要在根部,茎和叶变化不显著。CAT和APX的活性在不同部位均表现出不同程度影响。打破了黄芪组织体内活性氧的平衡系统,对黄芪各部位均造成了严重的伤害。(3)随着缺硫胁迫的加重,矿质元素吸收对黄芪幼苗的积累产生显著影响。大量元素主要积累在根和叶片中,微量元素主要积累在根部,而异黄酮合成的积累可能是根中S的耐性起主要作用。在低硫或无硫条件下,膜荚黄芪植株各部位总酚含量出现了明显下降,而蒙古黄芪根系和叶片总酚含量却因缺硫处理而显著升高。同时我们还发现,硫营养缺乏诱导了蒙古黄芪各部位异黄酮类物质的积累,有效缓解了缺硫胁迫对其生长的影响,从而在面对缺硫胁迫时蒙古黄芪比膜荚黄芪表现出了更强的耐性。(4)采用UPLC-MS技术对黄芪中不同组织部位化合物含量测定,通过聚类和分布情况进行差异性分析。本文共检测黄芪各部位中23种酚类化合物。硫胁迫使根中蒙古黄芪的积累量升高,主要积累在C6C1型和C6C3C6型化合物中;茎中膜荚黄芪的积累增加量高于蒙古黄芪,主要积累在C6C1型和C6C3C6型化合物中;叶中膜荚黄芪的积累增加量稍高于蒙古黄芪,差异不显著。结果显示根中蒙古黄芪比膜荚黄芪表现出更强的耐性。综上所述,在生理指标中,蒙古黄芪比膜荚黄芪对缺硫胁迫有更强的抵抗能力;在活性成分中,根中的蒙古黄芪比膜荚黄芪对缺硫胁迫有更强的抵抗能力;在茎和叶片中膜荚黄芪比蒙古黄芪对缺硫胁迫有更强的抵抗能力。因为黄芪是药用植物根部入药,所以在本实验中蒙古黄芪在响应缺硫胁迫时比膜荚黄芪的耐受性更强。在黄芪的主产区东北及西北地区,蒙古黄芪更适宜生产商种植。