目前,已有报道园参主根比林下山参粗,是由于淀粉的累积所导致,影响了园参形态的美观,而且淀粉的积累会减弱糖代谢能力,影响皂苷合成。因此,淀粉的合成与分解影响着人参外在形态和内在质量。然而,在模式植物中发现氮缺乏可导致淀粉积累,且在前期结果发现园参的土壤中氮含量低于林下山参。因此,明确园参与林下山参中淀粉累积差异的原因,尤其是氮缺乏对人参淀粉累积的调控及其机制,将为揭示林下山参与园参外在形态和内在质量的差异提供理论依据,也为科学指导人参种植奠定实验基础。本文通过植株及细胞两水平探讨氮缺乏对人参淀粉累积的调控及其机制的研究,研究结果如下:(1)园参的总生物量高于林下山参,体型较粗,芦头及须根较短,说明园参形态明显区别于林下山参;(2)比较了园参与不同年限林下山参土壤中氮含量,发现园参土壤中氮含量低于林下山参;(3)植株水平研究结果发现,园参体内氮含量低且氮的吸收利用比值下降0.31倍,蛋白含量低,说明园参的氮代谢水平低于林下山参;(4)园参中淀粉含量高于不同年限林下山参,且园参的淀粉合成酶相关酶SSS和AGPase比林下山参中酶活性分别高1.95倍和1.33倍,说明园参中淀粉累积高于林下山参;(5)园参的皂苷含量及皂苷合成酶SS均低于林下山参。说明园参中皂苷的合成低于林下山参,这可能是园参功效低于林下山参的原因之一;(6)在细胞水平,外源加入不同浓度氮培养人参悬浮细胞,随着氮浓度的减少,细胞对氮的吸收利用降低,蛋白质合成能力减弱,NR、GS、GLDH等氮代谢关键酶活力降低,说明氮浓度影响人参细胞内的氮代谢水平;(7)随着氮浓度减少皂苷含量减少呈线性正相关,皂苷合成酶HMGR、SS、SE酶活力下降,说明氮缺乏抑制皂苷生物合成;(8)氮缺乏时,细胞内淀粉含量积累,糖含量下降,糖酵解有氧呼吸速率降低,PFK-6、SPS蔗糖合成分解能力减弱,EL、aKA和MDH酶活性降低,糖代谢水平降低。说明氮缺乏导致淀粉积累降低了细胞内糖水平;(9)人参细胞中随着蔗糖浓度的增加,淀粉含量不积累,而皂苷含量及皂苷合成关键酶活力升高,说明细胞内糖浓度直接影响皂苷的合成;(10)在正常培养基中加入2 mM淀粉分解抑制剂MBOA,培养细胞6天,AMY活力被抑制,淀粉积累,细胞内糖含量降低,皂苷含量降低。说明淀粉积累通过导致糖水平下降而抑制皂苷合成。(11)在氮缺乏培养基中加入8 mM的AGPase抑制剂Pi,培养细胞6天,AGPase活力被抑制,淀粉分解而降低了淀粉含量,细胞内糖含量增加,皂苷含量增加。综上所述,氮缺乏通过调控AGPase表达促进淀粉积累,从而降低葡萄糖含量,抑制皂苷的合成,为发掘人参“优形、优质”功能基因奠定实验数据。