沙芥属(Pugionium Gaertn.)植物子叶叶表皮微形态特征研究

采用扫描电镜观察了十字花科沙芥属二年生草本植物沙芥、斧翅沙芥、距果沙芥和宽翅沙芥的子叶表皮形态特征。其结果表明:沙芥属植物子叶上下表皮均有凸起的大的条形泡状细胞分布,呈平行排列,且每个种的上表皮的泡状细胞的密度均大于下表皮的泡状细胞密度,其中上下表皮的密度以沙芥的为最小,以宽翅沙芥为最大,且沙芥、距果沙芥和宽翅沙芥的下表皮的泡状细胞长度大于上表皮,而斧翅沙芥则相反;沙芥、斧翅沙芥与宽翅沙芥的叶片上下表皮细胞胞隆起,气孔下陷,而距果沙芥子叶上表皮的气孔生于表皮细胞下,表皮细胞未隆起,气孔下陷。该研究说明沙芥属植物子叶表皮微形态既有种间相似的特征,又存在一定的特异性,可为本属种间的分类及其抗逆机理提供形态学依据。

沙芥属(Pugionium Gaertn.)植物的分类

自Ｊ．Ｇａｅｒｔｎｅｒ于１７９１年建立沙芥属（Ｐｕｇｉｏｎｉｕｍ）以来，一些学者先后在蒙古高原发现了本属的另外几个种和变种。但是，对个别种和变种的存在与否以及本属植物在内蒙古的分布一直存在着分歧意见。作者经实地调查及查阅标本以后认为：本属植物共有４种，即：沙芥（Ｐ．ｃｏｒｎｕｔｕｍ（Ｌ．）Ｇａｅｒｔｎ．）、斧形沙芥（Ｐ．ｄｏｌａｂｒａｔｕｍＭａｘｉｍ．）、距沙芥（Ｐ．ｃａｌｃａｒａｔｕｍＫｏｍ．）及翅果沙芥（Ｐ．ｐｔｅｒｏｃａｒｐｕｍＫｏｍ．）；另外，作者同意齿冠沙芥（Ｐ．ｃｒｉｓｔａｔｕｍＫｏｍ．）应与斧形沙芥合并，宽翅沙芥（Ｐ．ｄｏｌａｂｒａｔｕｍｖａｒ．ｐｌａｔｙｐｔｅｒｕｍＨ．Ｌ．Ｙａｎｇ）应归于翅果沙芥。以上四种沙芥属植物在内蒙古均有分布。

斧翅沙芥(Pugionium dolabratum)脂质转运蛋白基因PdLTP3的克隆及其对干旱胁迫的响应

以濒危荒漠植物斧翅沙芥(Pugionium dolabratum)为对象,克隆脂质转运蛋白基因PdLTP3。运用Protparam、Multiple Sequence Alignment、MEGA、SignalP 4.1Server、TMHMM Server v.2.0、SOPMA、SWISS-MODEL等软件对其编码的氨基酸序列进行生物信息学分析,并检测干旱胁迫下PdLTP3基因的诱导表达情况。结果表明:从斧翅沙芥cDNA中克隆到PdLTP3基因全长,开放阅读框编码116个氨基酸,预测分子量为11.7kD,理论等电点8.91,平均亲水性系数0.569,是一个疏水蛋白质;同源比对显示其编码的蛋白质与拟南芥AtLTP3相似度较高;PdLTP3蛋白N端1~23个氨基酸序列为信号肽序列;二级和三级结构显示PdLTP3蛋白主要由α螺旋和无规则卷曲组成;干旱胁迫下PdLTP3基因表达量逐渐升高,5h后表达量约为胁迫处理前的48.6倍,说明其可能参与了斧翅沙芥干旱胁迫耐受。

基于转录组测序的斧翅沙芥(Pugionium dolabratum)干旱胁迫应答基因表达分析

荒漠植物斧翅沙芥(Pugionium dolabratum)主要分布在中国西北地区的固定或半固定沙漠,具有较高的干旱环境适应能力,但对它的干旱胁迫耐受分子机制研究较少。本研究利用Illumina测序技术筛选斧翅沙芥干旱应答基因,通过转录组的从头组装,共获得154875个unigenes,平均长度为1437个碱基。干旱胁迫后,共有13855个基因表达发生显著变化,其中7182个基因上调表达,6673个基因下调表达。GO功能富集分析表明差异表达基因显著富集到物质代谢、氧化还原和催化活性等功能;KEGG通路富集分析表明差异表达基因显著富集到氨基酸代谢、淀粉和糖代谢以及植物激素信号转导等途径。此外,鉴定到47个干旱诱导转录因子家族,主要包括HSF、ERF、WRKY、MYB、bHLH等。与沙芥相比,淀粉和糖代谢途径以及大量热胁迫转录因子在干旱胁迫后上调表达有可能是斧翅沙芥提高干旱胁迫耐受能力的特殊途径。本研究的结果初步揭示了斧翅沙芥对抗干旱胁迫的调控特征,为进一步理解斧翅沙芥干旱环境适应的分子机制提供线索。

沙芥属(Pugionium Gaertn.)植物的分类

自沙芥属(Pugionium Gaertn.)建立以来,本属先后发表了5种及1变种。但就个别种或变种的存在与否及其分布问题,学术界长期以来一直存在争议。作者经查阅标本及在几种植物的主要分布区进行实地调查,通过对本属植物根、叶的形态解剖学结构及种子特性等方面比较研究,认为:本属植物共4种,即沙芥(P. cornutum Gaertn.)、斧形沙芥(P. dolabratum Maxim.)、距沙芥(P. calcaratum Kom.)和翅果沙芥(P. pterocarpum Kom.)。作者同意齿冠沙芥(P. cristatum Kom.)应与斧形沙芥合并,至于宽翅沙芥(P. dolabratum var. platypterum H. L. Yang)实际上就是翅果沙芥(P. pterocarpum Kom.),应予归并。

肉桂酸和邻苯二甲酸对沙芥属植物幼苗光合特性的影响

【目的】探讨酚酸类自毒物质对沙芥属植物生长及光合特性的影响,为沙芥属植物的野生资源保护和开发利用提供理论依据。【方法】以沙芥和斧翅沙芥幼苗为试验材料,选择肉桂酸和邻苯二甲酸2种自毒物质,采用盆栽试验,设置0,0.01,0.1,1,10 mmol/L浓度梯度处理,考察幼苗生长、叶绿素含量、叶绿素荧光参数和气体交换参数的变化特征。【结果】(1)肉桂酸、邻苯二甲酸对沙芥幼苗生长均表现为低浓度促进高浓度抑制,而对斧翅沙芥生长则表现为抑制作用,且均在浓度为10 mmol/L时对生长抑制作用最显著。(2)在不同浓度肉桂酸和邻苯二甲酸处理后,沙芥和斧翅沙芥幼苗叶片的叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量均出现不同程度下降。(3)沙芥和斧翅沙芥叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度在肉桂酸和邻苯二甲酸浓度为10 mmol/L显著低于对照,胞间CO_(2)浓度此时无显著变化,其光合速率降低主要由非气孔因素所致。(4)沙芥和斧翅沙芥的最大光化学效率(F_(v)/F_(m))、实际光化学效率(Ф_(PSⅡ))和光化学淬灭系数(qP)均在肉桂酸和邻苯二甲酸浓度为10 mmol/L显著低于对照,而此时非光化学淬灭系数(NPQ)则显著高于对照。【结论】高浓度邻苯二甲酸和肉桂酸抑制沙芥和斧翅沙芥幼苗的光合作用,降低其光合速率,导致它们叶片的PSⅡ反应中心活性和开放程度受损,进而影响其正常生长;肉桂酸和邻苯二甲酸对沙芥属植物光合特性的影响存在差异,斧翅沙芥幼苗受到影响更大。

沙芥营养成分及生物活性成分研究进展

沙芥作为一种防风固沙植物,不仅具有较好的生态效益,还是一种野生食品资源,具有解毒、镇痛、镇咳和促消化等药用功能。因此,本文概述了沙芥中营养成分和活性成分的研究进展,并对沙芥的开发与利用进行了展望,以供参考。

沙芥乳酸菌发酵饮料的工艺优化

选取植物乳杆菌、保加利亚乳杆菌以及嗜热链球菌3种益生菌,对沙芥进行发酵处理,以发酵活菌数和酸度为参考指标,通过单因素试验以及正交试验确定复合菌的配比为植物乳杆菌∶嗜热链球菌∶保加利亚乳杆菌=4∶4∶3(质量比),最佳发酵工艺:发酵温度33℃、发酵时间14 h、菌种接种量4%;基于此发酵工艺条件,测得沙芥发酵饮料所含活菌数达6.03×10^(8)CFU/mL。

内蒙古传统发酵沙芥细菌菌群多样性分析

为探究添加乳清和未添加乳清内蒙古传统发酵沙芥中细菌菌群的分布情况,以内蒙古农户自制的传统发酵沙芥为材料,采用Illumina MiSeq高通量测序技术对其细菌群落多样性进行分析。结果表明,从4个发酵沙芥样品中细菌菌群共获得693078条有效序列,共注释到93个操作分类单元(OTUs),隶属于6个门、8个纲、21个目、37个科、52个属、68个种。YZ1、YZ2、RQ1、RQ2样品中相对丰度最高的细菌门均为厚壁菌门(Firmicutes),相对丰度分别为90.89%、83.61%、65.30%、52.71%。而各样品中细菌属相对丰度各有差异,YZ1、YZ2、RQ1、RQ2样品中相对丰度最高的细菌属分别为乳酸杆菌属(Lactobacillus)(58.87%)、葡萄球菌属(Staphylococcus)(40.50%)、葡萄球菌属(Staphylococcus)(29.50%)、海洋芽孢杆菌属(Oceanobacillus)(29.01%)。4种发酵沙芥样品细菌群落组成具有明显差异,含有16种差异性细菌属。与未添加乳清发酵沙芥样品(YZ1、YZ2)相比,添加乳清发酵沙芥样品(RQ1、RQ2)的细菌菌群多样性及特有物种数较高,且变形菌门(Proteobacteria)相对丰度较高,但厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度较小。

光照和温度对沙芥和斧翅沙芥植物种子萌发的影响

研究了生长于不同生境下的沙芥(Pugionium cornutum(L.)Gaertn.)和斧翅沙芥(Pugionium dolabratum Maxim.)种子萌发对光照和温度的响应。结果表明:沙芥和斧翅沙芥种子在光下萌发受到显著(P<0.05)的抑制作用,其中沙芥种子萌发受光的抑制作用强于斧翅沙芥种子。在黑暗10—40℃恒温条件下,沙芥和斧翅沙芥种子在15—35℃范围内均可萌发,在15℃和35℃下沙芥种子的萌发要优于斧翅沙芥种子;其种子分别在25℃和30℃下达到最佳的萌发响应,在此条件下斧翅沙芥种子的萌发特性优于沙芥种子。在黑暗变温条件下,沙芥和斧翅沙芥种子在20/30℃(12h/12h)下达到最佳的萌发响应,此处理下的萌发率高于其各自最佳恒温处理下的萌发率,其萌发后幼苗下胚轴和胚根的长度较最佳恒温处理有明显的下降,但它们的干重却差异较小,说明变温处理有利于两种种子的萌发和形成强壮的幼苗。综上所述,沙芥和斧翅沙芥种子在黑暗和20/30℃变温条件下有利于种子萌发和幼苗建成。

沙芥属植物叶片的气孔特征研究

观察了沙芥属(Pugionium Gaertn.)3个种沙芥(P.cornutum(L.)Gaertn.),距果沙芥(P.calcaratum Kom.)和斧翅沙芥(P.dolatum Maxim.var.dolabratum)的子叶和真叶表皮特征及气孔指标,并进行了差异显著性分析。结果表明沙芥属植物表皮形状多为无规则形,上、下表皮均具有气孔,气孔类型均为不等细胞型。气孔保卫细胞呈肾形,内壁加厚,但加厚程度不同,斧翅沙芥>距果沙芥>沙芥。气孔缝呈纺锤形,气孔均下陷;气孔日开闭规律均呈双峰曲线。斧翅沙芥和距果沙芥的气孔性状具有较大的相似性,但这两个种与沙芥的气孔性状存在明显差异,说明沙芥属植物叶片气孔稳定性状和形态可以作为种质资源鉴定和评价的重要微观特征。

沙芥营养生长规律及叶片解剖结构的研究

通过对沙芥营养生长期的生育规律及叶片不同生育期解剖结构的研究,分析了沙芥的生长特点及叶片结构与功能的关系,为人工驯化栽培和开发利用提供科学的理论依据。结果表明:沙芥营养生长生育期为(130±4)d其生育期可划分为发芽期、幼苗期、旺盛生长期和生长衰退期4个时期;沙芥叶片进化为适应干旱的高光效的环栅型叶,输导组织发达,机械组织不发达,叶表皮由表皮和副表皮2层细胞组成;很多表皮细胞特化为大型的储水的泡状细胞密布于叶表,沙芥叶表气孔下陷,且有较大的气孔下室。

沙芥和斧形沙芥种子萌发对土壤含水量的适应性

以中国特有种沙芥[Pugionium cornutum(L.)Gaertn.]和濒危种斧形沙芥(Pugionium dolabratum Max-im.)的种子为研究材料,利用自然生境的沙土在室内进行种子萌发人工模拟试验,研究沙芥和斧形沙芥种子萌发、幼苗出土和幼苗生长对土壤含水量的适应性。结果表明:沙芥和斧形沙芥果实适宜萌发的土壤含水量范围均为6%～12%,适宜出苗的土壤含水量范围均为6%～16%。当土壤含水量低于2%时,果实不能萌发;当土壤含水量低于3%时,幼苗不能出土定居;当土壤含水量为6%～12%时,最有利于幼苗的生长。当土壤含水量分别为3%～8%和4%～8%时,沙芥和斧形沙芥植株根冠比最大。因此,沙芥和斧形沙芥种子萌发机制对沙生环境有着极强的适应性;植株将更多的同化物用于根系生长,以吸收更深层次的水分,从而适应含水量低的土壤。

沙芥花粉萌发特性和柱头可授性的研究

用培养基发芽法研究沙芥花粉萌发特性;用人工异株授粉法和联苯胺—过氧化氢法测定柱头可授期。结果表明:沙芥花粉萌发的最佳培养基是20%蔗糖+0.001%硼酸+0.5%琼脂;花粉能够萌发的温度范围为15～38℃,最适萌发温度为25℃;从花蕾充分膨大期至开花后16h花粉活力较强,开花后48h花粉基本无活力;花粉储藏的适宜条件为低温(4℃),储藏期为7d。柱头可授期为开花前48h至开花后96h,开花后24～72h可授性强。

赤霉素对不同温度下沙芥种子萌发特性及α-淀粉酶活性的影响

以筛选出不同温度下促进沙芥种子萌发的最适赤霉素(GA3)浓度为目的,为其在自然环境下种子萌发及播前处理提供指导。以沙芥种子为材料,在15,25,35℃条件下,研究赤霉素(GA3)对沙芥种子萌发特性及α-淀粉酶活性的影响,结果表明:在适温25℃下,外源GA3浓度超过20 mg/L,均抑制种子萌发;在15℃和35℃条件下,浓度为50mg/L的GA3处理均显著、极显著提高沙芥种子的萌发指标。浓度为50 mg/L的GA3处理可明显提高沙芥种子萌发初期的α-淀粉酶活性。综上得出在15℃和35℃温度条件下,促进沙芥种子萌发的最佳GA3浓度为50 mg/L。

沙芥化学成分的研究

目的：对沙芥的化学成分进行研究。方法：采用硅胶柱层析和薄层层析进行分离，运用红外光谱、质谱、核磁共振谱以及与标准品对照的方法鉴定化合物的结构。结果：分离鉴定了１１个化合物，分别为豆甾５烯３β，７β二醇（Ⅰ），豆甾５烯３β，７α二醇（Ⅱ），２４亚甲基香蕉甾醇（Ⅲ），β谷甾醇（Ⅳ），胡萝卜苷（Ⅴ），羽扇豆醇（Ⅵ），甘油α亚油酸酯（Ⅶ），亚油酸（Ⅷ），对羟基苯甲酸（Ⅸ），β吲哚醛（Ⅹ），二十八醇（Ⅺ）。结论：１１个化合物均为首次从该植物中分离得到。

不同温度和不同浸种时间对沙芥种子萌发的影响

研究了不同浸种时间和不同温度处理条件对沙芥种子萌发和发芽率的影响，得出沙芥种子发芽的最适浸种时间为9h，最适萌发温度为20-30℃的变温。

固沙植物沙芥软包装罐头加工工艺研究

对沙芥软包装罐头的加工工艺进行了研究 ,结果表明当护绿液的 p H值在 4 .5以下时 ,单独采用Cu2 + 或一定浓度的 Cu2 + 和 Zn2 + 混合液均可达到较好的护绿效果 ,将沙芥用 0 .2 0 %的氯化钙处理 5 h,可以保持沙芥质地 ,降低汤液的 p H值 。

腌制沙芥提取物镇痛和镇咳活性研究

目的研究腌制沙芥水提取物和醇提取物的镇痛、镇咳活性,深入开发利用沙芥。方法通过小鼠热板和扭体实验,考查其镇痛作用;采用浓氨水喷雾实验研究其镇咳作用。结果热板和扭体实验表明,腌制沙芥提取物能明显抑制由物理和化学刺激引起的疼痛,且水提取物的活性大于醇提取物;浓氨水喷雾实验显示腌制沙芥提取物具有一定的镇咳作用,且醇提取物活性大于水提取物。结论腌制沙芥提取物具有良好的镇痛、镇咳作用。这为腌制沙芥应用于治疗疼痛、咳嗽提供了药理学实验依据。

荒漠植物沙芥苗期对不同浓度NaCl的适应机制

本文研究了5周龄沙芥幼苗对不同浓度NaCl的适应机制。结果表明,沙芥苗期对不同浓度的NaCl具有不同的适应机制。与对照相比,在5mmol/L的低浓度NaCl下,沙芥叶的干重和含水量分别显著增加了25%和35%(P<0.05),沙芥正是通过这种植株的快速生长和含水量的增加将进入体内过多的Na+稀释至毒害水平以下,以适应外界低浓度的NaCl。在50mmol/L的中等浓度NaCl下,沙芥限制了K+、增强了Na+从根向叶的选择性运输,使叶中的Na+含量显著增加了8倍(P<0.05),沙芥最可能是将叶中积累的大量Na+区域化至液泡中来适应外界中等浓度的NaCl,该机制避免了Na+对叶细胞的伤害,使叶的渗透势显著降低了75%(P<0.05),让植株有效地抵御了盐分产生的渗透胁迫,维持了沙芥的正常生长。沙芥主要通过限制Na+、增强K+的选择性吸收和从根向叶的选择性运输来适应外界高浓度的NaCl。在200 mmol/L的高浓度NaCl下,该机制使沙芥叶中积累的K+较50mmol/L的NaCl下显著增加了55%(P<0.05),使K+对渗透调节的贡献率也相应地从10.28%提高到了12.51%,K+一般积累于细胞质中,因此该机制有利于叶细胞质保持较低的Na+/K+、减缓Na+对叶的伤害,也有利于细胞质平衡来自胞内液泡和胞外高浓度NaCl产生的渗透压、减少叶的渗透伤害。尽管如此,在200mmol/L的NaCl下,沙芥幼苗生长了7d便使其叶的干重显著降低了51%(P<0.05),表明沙芥苗期的耐盐性有限。