白僵菌诱导甘草气孔关闭的信号机制研究

甘草是我国一类大宗药材,大多分布在干旱和半干旱地区。白僵菌是应用广泛的生防真菌,为探索白僵菌对甘草气孔开度的影响,以MES缓冲液为对照,设置0.01g·mL^-1、0.02g·mL^-1、0.04g·mL^-1、0.1g·mL^-1四个浓度处理甘草叶片下表皮,运用药理学实验方法,观察其对甘草气孔运动的影响。结果表明,白僵菌可以诱导甘草气孔关闭。NADPH氧化酶抑制剂(咪唑)、Ca^2+螯合剂(EGTA)、活性氧清除剂(GSH)、细胞壁过氧化物酶抑制剂(SHAM)、ACC氧化酶抑制剂(CoCl-2)等信号抑制剂不同程度逆转白僵菌诱导的气孔关闭。综上,白僵菌可以诱导甘草气孔关闭,促使活性氧爆发,Ca^2+和乙烯参与了其诱导的气孔关闭过程。

礼泉县药用植物资源调查分析

目的对礼泉县药用植物种类、分布、栽培与野生情况进行调查,了解当地中药资源现状,为礼泉县中药资源的合理开发利用和保护提供依据。方法以全国中药资源普查技术规范为指导,通过野外样地调查、标本采集与制作、普查数据整理等对礼泉县中药资源从植被类型、生活型、重点品种、入药部位等方面进行统计分析。结果普查队调查了47个样地,共发现药用植物78科225属313种,采集腊叶标本253份,重点药用植物36种。结论礼泉县被子植物居多,按照生活型分类,野生草本药用植物占主要位置。重点药材中根入药的药材如柴胡、黄芪、黄芩等具有明显优势。普查结果为礼泉县中医药产业发展以及中药材合理开发利用提供了参考依据。

陕西省铜川市印台区药用植物资源调查与分析

目的通过全面调查陕西省铜川市印台区野生药用植物种类、生活类型及重点药用植物的入药部位等,为当地中药资源保护和合理开发与利用等提供科学依据。方法按照第四次全国中药资源普查规范要求以及制定的印台区普查方案,采用样地调查、栽培调查、野外调查、访问调查、实地调查等多种调查方式,对本区域内药用植物种类及其资源分布按照普查系统导出的样地进行实地调查、记录和汇总分析。结果通过对印台区46个样地实地调查,共发现药用植物319种,涉及84科、232属,重点药物64种,上交腊叶标本283份。菊科、豆科和蔷薇科等植物资源较丰富,植物类型涉及双子叶植物287种、单子叶植物28种,裸子植物3种,蕨类植物、动物药和矿物药各1种,多数为草本植物,且多以根及根茎、种子或种仁、全草、果实和地上部分入药,比第三次全国中药资源普查多发现170种。结论印台区中药资源种类丰富,具有很大的开发潜力,为其中药资源事业发展提供科学依据。

林下种植重楼和珠子参根际土壤与原生林地土壤特征差异

目的:比较林下种植重楼和珠子参根际土壤与原生林地土壤特征差异,了解植被变化对土壤特征的影响。方法:以林下移栽种植重楼和珠子参为对象,测定根际土壤特征并与相对应的原生林地土壤数据进行比较。结果:珠子参根际土壤有机碳(46.14 g·kg^(-1))、有机质(79.55 g·kg^(-1))、全钾(9.65 g·kg^(-1))和硝态氮(0.006 g·kg^(-1))质量分数较高,而全磷(0.49 g·kg^(-1))、速效磷(0.03 g·kg^(-1))和铵态氮(0.01 g·kg^(-1))质量分数的最高值出现在重楼根际土壤中。原生林地土壤中蔗糖酶(51.66 mg·g^(-1)·d^(-1))、脲酶(372.6μg·g^(-1)·d^(-1))、过氧化氢酶(9.65μmol·g^(-1)·d^(-1))和亚硝酸还原酶(932.04μmol·g^(-1)·d^(-1))活性最高。重楼根际土壤脲酶活性高于珠子参根际土壤,亚硝酸还原酶活性则与之相反,其他几种酶的活性在2种药用植物根际土壤间差异无统计学意义。主成分分析和冗余分析发现,3种土壤在养分构成、理化性质和酶活性方面的变化趋势不同。结论:土壤特征之间差异表明,植被类型养分需求和获取策略有所不同,酶活性及其与土壤理化性质的相关性受到植株自身生理状态和环境条件的双重影响,且往往出现复杂的网状联系。探明药用植物适宜的土壤类型差异能为引种栽培区域划分提供参考。

β-氨基丁酸对吊竹梅的气孔运动影响机制初探

吊竹梅具有清热利湿和凉血解毒等作用,为探索β-氨基丁酸(BABA)对吊竹梅气孔开度的影响,以MES缓冲液为对照,设置10μM、100μM、250μM三个浓度处理吊竹梅叶片下表皮,在不同信号转导抑制剂处理下,观察其对吊竹梅气孔运动的影响。结果表明,BABA可以诱导气孔关闭。L-抗坏血酸(AsA)、Ca^(2+)螯合剂(EGTA)、Ca^(2+)通道抑制剂(LaCl_3)、还原型谷胱甘肽(GSH)、细胞壁过氧化物酶抑制剂(SHAM)、NO清除剂(c-PTIO)、硝酸还原酶抑制剂(NaN_3)和NO合成酶抑制剂(L-NAME)等信号抑制剂逆转了BABA诱导的气孔关闭。综上,NO、活性氧和Ca^(2+)参与了BABA诱导的气孔关闭过程。

甘草幼苗响应干旱胁迫的光合、抗氧化特性及转录组分析

为探究乌拉尔甘草(Glycyrrhiza uralensis)对干旱胁迫的生理及分子响应机制,本研究采用聚乙二醇6000(polyethylene glycol 6000,PEG-6000)模拟干旱的方法,测定乌拉尔甘草幼苗光合指标和抗氧化酶活性,并进行转录组测序分析。结果表明:干旱胁迫至7 d时,甘草的净光合速率(net photosynthetic rate,P_(n))、气孔导度(stomatal conductance,G_(s))、蒸腾速率(transpiration rate,T_(r))到达最低值。相对叶绿素含量(soil and plant analyzer develotrnent,SPAD)表现为先上升后下降。干旱引起甘草的氧化应激,处理1 d时提高了叶片中过氧化氢酶(catalase,CAT)活性,降低了根中CAT活性。处理7 d时提高了根中过氧化物酶(peroxide,POD)活性,降低了根中超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性。转录组分析结果显示,甘草地上部分和地下部分分别有差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)7500和5298个;基因本体(gene ontology,GO)富集结果表明,地上和地下两部分的DEGs在三大类的分布基本一致,均被显著富集到细胞过程、代谢过程、细胞结构、催化活性、转导活性等功能;京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)代谢途径富集分析表明,地上部分和地下部分DEGs均显著富集在转录因子、蛋白激酶、苯丙烷类生物合成和细胞色素P450等代谢途径。转录调控网络分析预测表明,ERF(ethylene responsive factor)、bHLH(basic helix-loop-helix)、NAC(NAM/ATAF/CUC)、MYB(v-myb avian myeloblastosis viral oncogene homolog)和WRKY类转录因子可能与甘草次级代谢产物相关基因存在转录调控关系。综上,本研究揭示了干旱胁迫对甘草生理特性的影响,分析了不同部位基因的表达,可为今后研究甘草抗旱机制提供有价值的信息。

教育信息化2.0时代提高药用植物生态学教学质量的方法

药用植物生态学是中药资源与开发专业的核心课程,如何顺应时代发展,提高药用植物生态学的教学质量对中药资源与开发专业的人才培养至关重要。本文从教学内容的选择、教学方法和手段的革新、实验和实践内容的制订等多方面探讨提高药用植物生态学教学质量的方法,为培养创新型、应用型和研究型的高端中医药院校专业人才奠定基础。

甘草生长素反应因子(ARF)基因家族的鉴定及表达分析

本研究旨在鉴定甘草ARF基因家族并分析其在非生物胁迫下的表达模式。以乌拉尔甘草(Glycyrrhiza uralensis Fisch.)为研究对象,利用生物信息学方法对ARF基因家族进行鉴定,并对其蛋白质理化性质、保守结构域、基因结构、进化关系、顺式作用元件和表达模式分析。鉴定得到10个甘草ARF基因。其蛋白氨基酸序列长度在301~945 aa之间,分子量约为33.07~104.37kDa,等电点为5.93~8.50。亚细胞定位分析显示甘草ARF蛋白均位于细胞核。保守结构域分析显示GuARF蛋白大多包含B3、Auxin_resp和Aux/IAA结构域。基因结构发现外显子数量从6个到22个不等。在甘草ARF基因启动子区还存在5类不同的顺式调控元件。系统进化分析表明甘草ARF蛋白分为3类。转录组数据分析显示,10个GuARF基因在非生物胁迫下具有一定表达特异性。上述结果显示甘草ARF基因家族可能参与多种生物过程,这为进一步研究植物对非生物胁迫的生理和分子反应提供了有价值的信息。

甘草PRR基因家族鉴定及表达分析

伪应答调控(PRR)蛋白作为植物生物钟中央振荡器的重要组成部分,参与植物昼夜节律的调节,在植物生长发育、逆境胁迫响应等生命活动中发挥重要作用。利用生物信息学方法鉴定了甘草PRR蛋白编码基因,并结合转录组数据分析其在盐胁迫、干旱胁迫和低磷胁迫下的表达模式。结果表明:甘草基因组中共鉴定出7个GuPRR基因;根据系统发育进化分析将甘草PRR蛋白分为3个分支。在GuPRR启动子区还发现了大量的低温、干旱、光、茉莉酸甲酯、脱落酸和水杨酸响应的顺式元件。转录组数据分析结果表明,7个GuPRR基因在不同的组织都存在表达且响应不同的非生物胁迫。这些结果为甘草PRR基因家族的研究提供了理论的基础资料,将有助于深入了解甘草PRR基因家族的功能。

纳米银对蒙古黄芪种子和幼苗的毒性研究与数据挖掘分析

探讨纳米银(AgNPs)对蒙古黄芪种子萌发和幼苗生长的影响,并基于文献数据讨论AgNPs对单一物种的影响是否与数据挖掘趋势相符合。蒙古黄芪种子置于9个不同浓度的AgNPs溶液中,每日观察并记录种子萌发情况。观察结束后进行萌发和生长指标测定,并基于实验结果和文献数据进行比较分析。结果表明,随着AgNPs浓度升高,蒙古黄芪最终发芽率受到抑制,高浓度时显著降低(P<0.05);浓度为600 mg·L^(-1)和1000 mg·L^(-1)时平均发芽时间显著高于其他处理组(P<0.05);浓度升高到400~1000 mg·L^(-1)时,胚根长、子叶长和子叶宽受到抑制,显著低于对照组(P<0.05);胚轴的长度未受到AgNPs浓度变化的影响;叶绿素和氮含量在AgNPs浓度为200 mg·L^(-1)时开始显著降低(P<0.05);与对照组相比,各浓度处理组(除20 mg·L^(-1)外)的鲜质量与干质量均显著减少(P<0.05);幼苗地上部分和地下部分抗氧化酶过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性变化趋势基本一致。通过计算抑制率表明,600 mg·L^(-1)和1000 mg·L^(-1)的AgNPs对蒙古黄芪具有毒害作用。总的来说,实验结果部分符合数据挖掘模型趋势。比较几种分析模型发现,隶属函数法分析和主成分分析结果一致,meta分析比冗余分析更适用于单一物种趋势的预测。AgNPs抑制蒙古黄芪种子萌发,低浓度AgNPs对幼苗影响不明显,高浓度严重抑制幼苗生长。

γ-氨基丁酸对盐碱胁迫下甘草种子萌发的影响

为提高甘草种子及幼苗的耐盐碱性,本实验采用培养皿纸上发芽法,以甘草种子(Glycyrrhiza uralensis Fisch.)为试验材料,研究γ-氨基丁酸(GABA)对盐、碱和盐碱胁迫下甘草种子萌发特性和抗氧化酶活性的影响。结果表明,0.1 mmol·L^(-1)的GABA显著提高盐胁迫下种子的活力指数,促进胚轴长度;0.2 mmol·L^(-1)的GABA可有效提高碱胁迫下种子的发芽势,0.5 mmol·L^(-1)的GABA提高胚根长;盐碱胁迫下,胚根和鲜重在0.3 mmol·L^(-1)的GABA处理下显著增加。GABA也可显著提高3种胁迫下的抗氧化酶活性,其中,0.05 mmol·L^(-1)的GABA可显著提高3种胁迫下的过氧化物酶(POD)活性。0.2 mmol·L^(-1)的GABA提高盐胁迫下超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性。0.3 mmol·L^(-1)的GABA提高碱和盐碱胁迫下的CAT活性,0.5 mmol·L^(-1)的GABA可提高其SOD活性。综上,GABA可通过提高种子发芽势、活力指数和抗氧化酶活性来缓解盐碱胁迫对甘草种子萌发的影响,提高甘草幼苗的耐盐碱能力。

褪黑素对扁茎黄芪种子萌发和幼苗生长的影响

探讨不同温度与盐和干旱交互胁迫的条件下,褪黑素对扁茎黄芪种子萌发和幼苗生长的影响。利用6个不同浓度的褪黑素溶液对扁茎黄芪种子进行浸种处理,NaCl和PEG溶液分别模拟盐和干旱环境为实验组,蒸馏水处理为对照组,处理过的种子分别置于4个温度下(15、20、25、30℃),萌发实验结束后进行萌发指标和幼苗生长指标测定。结果表明,同一温度下随着干旱程度的增加,扁茎黄芪种子最终发芽率降低(P<0.05);盐胁迫和干旱胁迫下,各温度下平均发芽时间随着胁迫程度的增加而增加(P<0.05);同一温度下,胚根长和子叶随着盐胁迫和干旱胁迫渗透势的增加而降低;同一渗透势胁迫下,胚根长随着温度的增加而先增加后减少;30℃下胁迫为-0.7 MPa时,扁茎黄芪在盐胁迫下种子萌发后幼苗的生长受到抑制,而干旱胁迫下某些处理组种子未发芽。25℃和20℃分别是本实验中适合扁茎黄芪在盐和干旱条件下萌发与生长的最适温度;在相同温度下其耐盐性大于耐旱性,且随着胁迫程度的增加,其生长受到抑制;褪黑素处理在一定程度上缓解了胁迫对扁茎黄芪造成的影响。

溴代十六烷基吡啶改性巴旦木壳用于胆红素的吸附与检测

采用溴代十六烷基吡啶(BHPD)在超声条件下制备了改性巴旦木壳,以它作为吸附剂对胆红素的吸附行为进行了研究;再通过吸附预富集技术结合近红外漫反射光谱,建立了一种快速检测稀溶液中胆红素的方法。考察了pH值、吸附时间和胆红素初始浓度对吸附效果的影响;吸附了胆红素的吸附剂,通过近红外漫反射光谱直接检测,并采用偏最小二乘法建立定量预测模型进行定量分析。结果表明,在中性条件下,振荡吸附10min,吸附率即可达到96%以上;吸附等温线研究结果表明,该吸附符合Langmuir等温吸附模型,对胆红素的最大吸附量为10.74 mg/g;近红外检测结果显示参考浓度和预测浓度之间的相关系数达到0.9829,胆红素在0.9~20.1mg/L的浓度范围内,预测集样本的回收率可以达到81.9%~117.9%。鉴于BHPD改性巴旦木壳制备简便,对胆红素良好的吸附性能,可采用吸附预富集结合近红外漫反射光谱技术用于稀溶液中微量的胆红素的快速富集与灵敏检测。

盐、低磷以及干旱胁迫下乌拉尔甘草根转录组分析

对乌拉尔甘草根进行转录组测序分析,挖掘响应盐、低磷和干旱胁迫的相关基因,探讨甘草抵御逆境胁迫的分子机制。以150 mmol/L NaCl模拟盐胁迫、10μmol/L KH_(2)PO_(4)模拟低磷胁迫和15%聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫处理下的乌拉尔甘草根作为研究材料,应用Illumina HiSeq 2000测序平台对根进行转录组测序,对测序结果进行基因功能注释分析和差异表达基因(DEGs)筛选。分别获得盐、低磷和干旱胁迫处理下甘草根中4 294、3 201和4 719个DEGs。GO富集结果表明,3种逆境胁迫下甘草根中的DEGs均显著富集到细胞过程、代谢过程、刺激响应、细胞、细胞器、催化活性等功能过程中;KEGG途径富集分析表明,3种胁迫处理下的DEGs显著富集的代谢途径主要涉及基因表达调控、生物合成及代谢、信号转导等。转录因子鉴定结果显示3种胁迫处理下差异表达数量最多的转录因子主要来自ERF、bHLH、MYB-related、WRKY、Dof、NAC等转录因子家族;基因表达水平分析显示,参与植物激素代谢及信号转导相关的DEGs在盐胁迫处理下多数表达水平下降,在低磷与干旱胁迫处理下多数DEGs呈上调表达。通过高通量转录组测序,初步获取了乌拉尔甘草根响应盐、低磷和干旱胁迫的基因表达特征,为深入研究甘草抗逆机制提供理论依据。

林下种植重楼和珠子参根际土壤与微生物量碳(C),氮(N),磷(P)生态化学计量特征研究

将林下移栽种植的重楼Paris polyphylla和珠子参Panax japonicus根际土壤有机碳(TOC)、全氮(TN)、全磷(TP),土壤微生物量碳(MBC)、氮(MBN)、磷(MBP)及其生态化学计量与相对应的原生林地土壤数据进行比较,有助于深入理解不同林下栽培模式对土壤和土壤微生物相互作用及养分循环规律的影响特征。结果显示,珠子参根际土壤TOC,TN,MBN含量在3种土壤中最高,而TP,MBC,MBP的最高值出现在重楼根际土壤中。重楼和珠子参根际土壤TOC∶TN,TOC∶TP,TN∶TP,MBC∶MBN,MBC∶MBP,MBN∶MBP相对于原生林地土壤的变化幅度分别为:3.65和37.32%、-14.89和82.23%、-17.87和32.76%、25.67和-50.60%、-75.95和-16.33%、-80.79和69.76%。TN,TP分别与MBN,MBP存在极其显著的相关关系。林下单一种植重楼和珠子参虽然导致土壤养分发生剧烈变化,但是并没有到达养分亏缺的状态。重楼和珠子参对氮和磷需求的种间差异性较大。重楼和珠子参移栽后根据习性对林下土壤进行改良,导致MBC∶MBP与TOC∶TP、MBN∶MBP与TN∶TP、MBN与TOC、MBN与TN、MBC与TP、MBP与TP间出现不等速变化,内稳态性随之消失。主成分分析发现重楼和珠子参对原生林地土壤的改良朝着完全不同的方向发展,这一现象是否说明2个物种的生态位重叠较少还需进一步研究。

温度对干旱、盐胁迫下两种黄芪属种子萌发和幼苗生长的影响

为探讨温度对干旱、盐胁迫下黄芪属种子萌发和幼苗生长特性的影响,以黄芪属蒙古黄芪和扁茎黄芪2种种子为研究对象,纯净水处理为对照组,NaCl、PEG处理为实验组,设置4个渗透势水平(0、-0.1、-0.3、-0.5 MPa),置于5种不同的温度(10、15、20、25、30℃)下,每日观察并记录两种种子萌发和幼苗生长情况。结果表明:旱盐胁迫下蒙古黄芪和扁茎黄芪种子萌发最适宜的温度分别为25和20℃左右;蒙古黄芪耐高温不耐低温,而扁茎黄芪恰恰相反;但25和20℃均适宜两种幼苗生长,包括胚根、胚轴和子叶的生长。蒙古黄芪各处理组(除未发芽的种子)的平均发芽时间都比扁茎黄芪长;NaCl胁迫程度的增加使得两种种子的最终发芽率降低,但蒙古黄芪的耐盐性高于扁茎黄芪;随着PEG胁迫程度的增加,二者的发芽均受到抑制,甚至会出现完全不萌发,但扁茎黄芪的耐旱性高于蒙古黄芪;在相同的渗透势时,尤其是-0.5 MPa,PEG比NaCl对两种种子的影响大;交互胁迫作用下,随着渗透势的增加两种幼苗的鲜重、干重以及胚根、胚轴、子叶的长和宽变化较大;利用Design Expert软件预测发现:温度25℃、NaCl渗透势为-0.1 MPa,温度24℃、PEG渗透势为-0.04 MPa的处理是蒙古黄芪种子萌发和幼苗生长达到最优化的组合;而扁茎黄芪最优化的组合则为23℃下NaCl渗透势为-0.07 MPa的处理,20℃下PEG渗透势为-0.13 MPa的处理。

铁皮石斛类受体激酶DoRLK的基因克隆和分子特征

目的克隆铁皮石斛Dendrobium officinale类受体激酶(receptor-like kinase,RLK)基因,命名为DoRLK(GenBank注册号ANC68272.1)。方法采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)和RACE技术获取基因全长;利用生物信息学软件预测蛋白的理化性质、结构域和亚细胞定位等分子特性;用软件DNASTAR 6.0和MEGA 7.0分别进行氨基酸多序列比对和进化关系分析;借助定量PCR检测基因表达模式。结果 DoR LK基因cD NA全长1 715 bp,编码1条由423个氨基酸组成的多肽,相对分子质量47 800.88,等电点为9.47。DoR LK蛋白包含RLK蛋白家族的1个蛋白激酶结构域(85~370)和一个跨膜基序(250~270)。DoR LK基因与多种植物RLK基因相似性很高(43.62%~63.35%),与小兰屿蝴蝶兰、海枣、芦笋等植物亲缘关系较近。DoR LK基因具有组织表达特异性,其转录本在石斛根中表达量较高,分别为叶和茎中的2.22、2.75倍。结论 DoR LK基因的分子鉴定为进一步揭示RLK在铁皮石斛与环境互作中的功能奠定基础。