Arsenic uptake, accumulation and phytofiltration by duckweed (Spirodela polyrhiza L.)

This study investigates arsenic （As） accumulation and tolerance of duckweed Spirodela polyrhiza L. and its potential for As phytofiltration. S. polyrhiza was able to survive in high concentration of As（V） solution. The EC 50 values （± SE） based on the external As（V） were （181.66 ± 20.12） μmol/L. It accumulated （999 ± 95） mg As/kg dw when exposed in 320 μmol/L As（V） solution for one week, and was able to take up appropriately 400 mg As/kg dw in tissues without a significant biomass loss. The EC 50 values （the effective concentration of As（V） in the nutrient solution that caused a 50% inhibition on biomass production） was （866 ± 68） mg/kg dw for the tissues, indicating that S. polyrhiza had a high capability of As accumulation and tolerance. The uptake kinetic parameters V max was （55.33 ± 2.24） nmol/（g dw·min） and K m was （0.144 ± 0.011） mmol/L. Within 72 hr, S. polyrhiza decreased As concentration in the solution from 190 to 113 ng/mL with a removal rate of 41%. The study suggested that this floating aquatic plant has some potential for As phytofiltration in contaminated water bodies or paddy soils.

Comparative Paraquat Sensitivity of Newly Germinated and Mature Fronds of the Aquatic Macrophyte <i>Spirodela polyrhiza</i>

Here, we compared the intrinsic characteristics of 3-day-(newly germinated;“young”) and 8-week-old (“mature”) fronds of the aquatic plant Spirodela polyrhiza and their sensitivity to paraquat, a toxic herbicide. Endpoints measured were frond area and fresh weight, root length, chlorophyll a and b contents, and chlorophyll a fluorescence. Significant differences were detected in the intrinsic physiological traits between young and mature fronds. Young fronds showed higher root length, chlorophyll contents, maximum quantum yield (Fv/Fm), maximal relative electron transport rate (rETRmax) and saturating photon flux density (PFD), whereas mature fronds exhibited greater frond area and fresh weight. After a 72 h exposure to paraquat, root length and rETRmax were identified as the most sensitive endpoints of paraquat toxicity for both frond types, with EC50 values of 0.66 and 0.76 μg·L-1 for young fronds, respectively, and 5.53 and 2.28 μg·L-1 for mature fronds, respectively. Young fronds of S. polyrhiza showed significantly higher sensitivity to paraquat than mature fronds. A survey of other studies on paraquat toxicity to Lemna species revealed that EC50 values of paraquat-induced inhibition of root regrowth and rETRmax in both stages were the lowest, indicating that these two endpoints were the most sensitive to paraquat. In addition, EC50 values of both endpoints of mature fronds of S. polyrhiza appear to be similar to the current allowable concentrations in drinking water set by the World Health Organization (WHO), indicating that these values may have application for the assessment of toxicity risk of paraquat in aquatic ecosystems.

HPLC法同时测定15个产地浮萍中4种黄酮类成分

目的建立HPLC法同时测定15个产地浮萍Spirodela polyrriza(L.)Schleid.中4种黄酮类成分(荭草苷、牡荆苷、木犀草素、芹菜素)的含有量。方法分析采用Waters XBridge C18色谱柱(4.6 mm×150 mm,5μm);流动相甲醇-0.5%磷酸水溶液,梯度洗脱;体积流量1.0 m L/min;柱温25℃;检测波长350 nm。结果荭草苷在0.228 0~5.700 0μg(R^2=0.999 7)、牡荆苷在0.086 4~5.400 0μg(R^2=0.999 8)、木犀草素在0.132 0~5.500 0μg(R^2=0.999 8)、芹菜素在0.026 4~6.600 0μg(R^2=0.999 9)范围内具有良好的线性关系,平均加样回收率为100.31%~104.58%,其含有量依次为荭草苷>牡荆苷>木犀草素>芹菜素。结论不同产地浮萍中荭草苷和牡荆苷的含有量有明显差异,而木犀草素和芹菜素比较稳定。

基于UPLC指纹图谱评价不同产地浮萍的质量

目的建立浮萍药材的UPLC指纹图谱,综合比较不同产区浮萍的质量。方法采用UPLC建立浮萍药材的指纹图谱;应用PCA分析法和聚类分析对UPLC指纹图谱进行分析。结果浮萍药材UPLC指纹图谱共7个共有峰,其中4个为牡荆素、荭草苷、木犀草苷、木犀草素;产自江苏、山东、湖北和福建4个产地的浮萍药材相似度为0.987~1.000;主成分分析结果表明,荭草苷、牡荆素、木犀草苷、木犀草素等7个特征峰对评价浮萍质量具有重要作用;通过聚类分析18批药材被分成2类,产自山东的3批归为一类,其他15批归为一类。结论 UPLC指纹图谱结合PCA和聚类分析,可以客观地评价不同产地浮萍药材的质量。

复方驱蚊精油化学成分分析及其驱避活性评价

[目的]分析由薄荷、浮萍、石菖蒲、迷迭香4种中药植物配伍而成的复方驱蚊精油的化学成分,并进行驱避活性评价。[方法]通过气质联用色谱技术(gas chromatography-mass spectrometer,GC-MS)分析复方驱蚊精油的化学成分,按照《空间驱避产品药效试验及评价(Y型管法)》,评价精油对白纹伊蚊成虫的驱避活性。[结果]鉴定出主要挥发性成分58种,占精油总成分的98.28%,萜类18种(44.99%)、烯烃类9种(20.27%)、酯类5种(14.07%)、芳香烃类8种(12.00%)、烷烃类7种(3.48%)、醇类9种(2.78%)、酮类2种(0.69%)。复方驱蚊精油对白纹伊蚊的驱避率(percent repellency,PR)平均达90%。[结论]复方驱蚊精油的化学成分较多,对白纹伊蚊起到驱避作用的可能有薄荷醇、薄荷酮、α-蒎烯等多种化学成分,平均驱避效果达到A级水平。

不同品系及苯丙氨酸饲喂对紫萍中类黄酮累积的影响

目的探讨不同品系紫萍主要类黄酮含量以及苯丙氨酸饲喂对不同品系紫萍生长及总黄酮含量的影响。方法对天津、武汉、贵阳采集的浮萍样本进行形态学及DNA条形码鉴定,利用超高效液相色谱(UPLC)测定6个品系紫萍的木犀草苷、荭草苷和牡荆素含量。用0、0.005、0.05、0.5、1 mmol·L^(-1)浓度的苯丙氨酸饲喂不同品系紫萍10 d,收样测定其鲜重、干重及总黄酮含量。结果采集的浮萍样本经鉴定为紫萍属。6个品系紫萍中p143的总黄酮和3种主要类黄酮的含量最高。0.005 mmol·L^(-1)苯丙氨酸饲喂明显促进WHD和5543的鲜重累积。0.05 mmol·L^(-1)苯丙氨酸饲喂分别使5543、W0716、9509的总黄酮含量上调了16.5%、33.1%和42.6%。结论6个品系紫萍中p143的黄酮含量最高,低浓度苯丙氨酸饲喂可以促进部分品系紫萍的生长及总黄酮含量累积。

除草剂对水生植物的生理生态效应

首先研究了常用除草剂对水生植物的生理生态效应。结果表明在 12种除草剂中 ,乙草胺、丁草胺、艾割对紫萍 (Spirodelapolyrhiza (L .) Schleid)、金鱼藻 (Ceratophyllum demersum )生长影响显著。其后进行的丁草胺对金鱼藻生物量及生理生化影响研究表明 :金鱼藻生物量 (干重 )随丁草胺浓度的升高显著下降 ,处理后 16 d,两者呈显著的负相关。丁草胺处理后金鱼藻光合放氧速率明显下降 ,至 16 d,2、4、6、8m g/L处理分别比对照减少 36 .0 2 %、4 1.6 4 %、4 2 .74 %和 4 8.4 3% ;呼吸耗氧速率亦显著下降 ,4、6、8m g/L处理分别比对照下降 2 5 .87%、6 6 .6 4 %、6 7.94 %。呼吸耗氧速率的改变与丁草胺浓度呈极显著的负相关 ;丁草胺处理后金鱼藻叶绿素含量显著下降。谷胱甘肽 - S-转移酶 (GSTs)的变化也与丁草胺处理浓度有关 ,低浓度 (1m g/L )呈现先高后低 ,至 16 d显著低于对照 ,高浓度 (8mg/L )为先低后逐渐恢复。除草剂对水生植物的影响有可能影响整个水生生态系的功能。

浮萍药用研究概况

在广泛文献检索基础上,介绍了浮萍的基源、成分、主要功效,为深入研究开发提供基础资料。

浮萍的化学成分研究

从中药浮萍的正品紫萍的乙醇提取物中分离出４个黄酮化合物，经理化常数和光谱鉴定其结构，分别为芹菜素（ａｐｉｇｅｎｉｎ）、木犀草素（ｌｕｔｅｏｌｉｎ）、芹菜素－７－Ｏ－葡萄糖苷（ａｐｅｇｅｎｉｎ－７－Ｏ－ｇｌｕｃｏ－ｓｉｄｅ）和水犀草素－７－Ｏ－葡萄苷（ｌｅｕｔｅｏｌｉｎ－７－Ｏ－ｇｌｕｃｏｓｉｄｅ），它们是紫萍中的主要化学成分。

铜对紫背浮萍的影响

利用紫萍(Spirodela polyrhiza)作材料,在实验室条件下研究了增加铜对紫萍生长、光合作用色素含量、叶绿素a荧光的产生和植物体内铜累积的影响。结果表明,环境中增加1μmol L-1d的Cu2+时即可显著地抑制紫萍的生长(用鲜重和干重表示),随增加的铜的量加大,对生长的抑制作用增加,鲜重在8 μmol L-1Cu2+时,干重在2 μmol L-1 Cu2+以上时出现负增长;铜水平的升高可使叶绿素含量大幅下降,但对类胡萝卜素的含量影响不大;对叶绿素a荧光的产生也有影响,短时间的处理(24 h内)使Fo和Fm升高,但Fv/Fm变化很小,随着处理时间的延长和处理浓度的增加,Fo和Fm下降至很低水平,特别是Fm下降更快,以至Fv/Fm可能出现负值,表明光合作用器官已受到破坏;当铜处理水平增加时植物体内的铜含量水平也增加,表明其对铜有一定的累积作用,但因为在高铜浓度水平下植物的生物量显著下降,因而从植物修复的角度考虑,在中等或微量铜污染的情况下,才能选择适宜来源的紫萍用于进行铜污染环境的植物修复。

3种水生漂浮植物处理富营养化水体的研究

对紫萍、大和凤眼莲3种水生漂浮植物处理富营养化水体的研究结果表明,3种漂浮植物对去除富营养化水体中的全N和全P、增加水体中的溶解氧有明显效果,且能有效抑制藻类生长,处理效果大>凤眼莲>紫萍。大和凤眼莲均具有较强的环境适应能力,但大生长繁殖较易控制,且对富营养化水体治理效果佳和改善水质,有综合利用价值。

铈对紫萍抗铜能力的影响

铈能减缓铜胁迫导致的紫萍 (SpirodelapolyrhizaL .)叶片膜透性的增加、可溶性蛋白含量和叶绿素a/b值的下降以及超氧阴离子 (O2 —·)、丙二醛 (MDA)的积累。与同浓度的单一铜处理相比 ,加入 2 0mg/L的铈后 ,超氧化物歧化酶 (SOD)、过氧化氢酶 (CAT)、过氧化物酶 (POD)的活性和类胡萝卜素(Car)、抗坏血酸 (AsA)含量不同程度的增强或增多 ,暗示铈可能通过提高紫萍活性氧清除能力以增强对铜的抗性和耐性。

几种高等水生植物的克藻效应

研究了水花生、水浮莲、满江红、紫萍、浮萍和西洋菜对雷氏衣藻的相生相克关系,并和水葫芦的作用进行了比较。试验指出前五种水生植物对雷氏衣藻表现了克制作用,但它们的克藻效能不如水葫芦强。西洋菜没有克制作用,甚至稍有促进效应。从水花生、水浮莲、水葫芦的种植水中得到的分泌物粗提物,都显示了对雷氏衣藻的抑制效应,进一步证实了有相生相克关系的存在。试验结果说明高等水生植物对藻类的克制作用似有一定的普遍性,在水生生态系统的形成和演替过程中可能起着重要的作用。

Cr^(6+)和乙草胺对少根紫萍的毒性效应

采用水培实验方法,研究了重金属Cr6+和除草剂乙草胺对少根紫萍(SpirodelaoligorrhizaL.)生长的单一毒性和联合毒性效应。结果表明,Cr6+和乙草胺对少根紫萍96h生长抑制的IC50分别为15.4和6.95mg·L-1,在质量浓度1∶1的情况下,Cr6+与乙草胺共存对少根紫萍96h的IC50为3.14mg·L-1,二者为协同作用。随着Cr6+和乙草胺处理浓度的增加,少根紫萍叶绿素a浓度下降,复合污染对叶绿素a的影响明显大于单一污染,也表现为协同作用。另外,还对少根紫萍生长抑制实验进行了探讨,建议使用植物个体数和重复间的偏差作为衡量实验质量的指标。

响应面优化紫萍黄酮提取工艺及其抗氧化活性

采用响应面法优化微波提取紫萍黄酮的条件。在单因素实验的基础上,选取乙醇体积分数、微波功率、液料比为影响因子,应用Box-Behnken中心组合法进行三因素三水平的试验设计,以紫萍黄酮得率为响应值,进行响应面分析(RSM),结果表明:微波提取紫萍黄酮的最佳提取条件为乙醇体积分数62%、液料比17∶1(mL/g)、微波功率500 W、微波时间9 min;在优化工艺下,紫萍黄酮的得率达到4.14%。对微波提取的紫萍黄酮进行抗氧化性研究发现紫萍黄酮对DPPH.清除作用较好,其抗氧化活性要优于相同浓度的抗坏血酸(VC)和2,6-二叔丁基对甲酚(BHT)。

稀土对浮萍引起水体富营养化的光合作用影响机理初探

为探究外源稀土化合物对水生植物引起水体富营养化的影响机理,选取紫背浮萍作为研究对象,设置受控实验,采用生物化学及荧光光谱技术分析稀土铈化合物对浮萍生长状况及其光合作用的影响进行研究.实验结果显示:适宜浓度范围内的稀土铈能有效促进浮萍对N、P的吸收,提高碳酸酐酶活性(最大值为0.684 EU/μg),并能提高光能利用和转化效率,光合作用得到增强,从而促进植物生长,浮萍生长率最高可达到63.85%.进而,随着浮萍繁殖密度的增加,水体DO值降低,而COD值上升(最大值为6.448 mg/L),最终导致水质逐渐恶化.研究结果表明,适量稀土对浮萍类小型水生植物具有生长促进作用,对水体富营养化进程发展起到正催化作用.这无疑为稀土可持续开发和利用提供了基础理论,为研究稀土对水体富营养化的促进规律和水域污染综合防治提供了科学依据.

紫萍提取物对过氧化氢诱导内皮细胞氧化损伤的保护作用研究

目的研究紫萍提取物是否具有保护内皮细胞免受过氧化氢损伤的作用。方法采用MTT比色法筛选紫萍提取物作用于内皮细胞的安全剂量,建立H2O2对内皮细胞的氧化损伤模型,并研究紫萍提取物的保护作用。最后采用检测试剂盒方法分析紫萍提取物作用后内皮细胞中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的活性变化。结果紫萍提取物的浓度<100μg/ml,作用时间为24 h时,无明显细胞毒性。以1 mmol/L的H2O2作用于ECV-304细胞1 h造氧化损伤模型,10,25,50μg/ml的紫萍提取物具有预防氧化损伤作用,可使细胞的存活率由21.98%分别上升至37.49%,51.71%和64.74%,其机理可能是紫萍提取物能够剂量依赖性的增强SOD,CAT和GSH-Px等酶的活性。但是紫萍提取物无治疗氧化损伤的作用。结论紫萍提取物可以有效保护内皮细胞免受氧化损伤。

浮萍中黄酮类化学成分的分离与鉴定

目的研究浮萍Spirodela polyrrhiza(L.)Schleid.的化学成分。方法采用正相和反相硅胶柱色谱以及半制备型HPLC进行分离纯化,根据理化性质和波谱数据鉴定化合物的结构。结果分离得到了5个黄酮苷类化合物,分别鉴定为芹菜素8-C-(2″-O-阿魏酰基)-β-D-葡萄糖苷(apigenin-8-C-(2″-O-feruoyl-)-β-D-glucoside,1),荭草素(rietin,2),牡荆素(vitexin,3),木犀草素7-O-β-D-葡萄糖苷(luteolin7-O-β-D-glucoside,4),芹菜素7-O-β-D-葡萄糖苷(apigenin7-O-β-D-glucoside,5)。结论化合物1为一个新化合物,化合物2和3为首次自该植物中分离得到。

Cu胁迫对紫背萍的生长及活性氧清除系统的影响

通过水培实验研究了重金属铜(Cu)胁迫下的紫背萍的生理响应。结果表明:Cu对紫背萍的生长有低浓度(≤1.8mg.L-1)促进、高浓度(>1.8mg.L-1)抑制作用。紫背萍的植物体数(Y1)、叶绿素含量(Y2)均与Cu浓度(X)呈显著负相关,回归方程为:Y1=-0.53X+34.47、Y2=-0.035X+0.90;Cu对紫背萍的植物体净增殖量、叶绿素含量的4天半数抑制浓度(4d-IC50)分别为5.48mg.L-1和12.12mg.L-1。紫背萍体内的SOD活性(Y3)和CAT活性(Y4)与Cu浓度(X)之间均呈曲线相关,回归方程分别为:Y3=-5.367X2+140.56X-59.25、Y4=-7.146X2+123.65X+1101.03。POD活性在Cu浓度不超过10mg.L-1时,较之对照相差不大,但在18mg.L-1时则大幅度下降。

PB试验结合BBD响应面法优化浮萍多糖的提取工艺研究

目的:优化浮萍多糖的提取工艺。方法:在单因素试验的基础上,采用Plackett-Burman试验法,对影响浮萍多糖提取率的5个因素进行筛选。根据PB试验结果,选取醇沉至终的乙醇体积分数、料液比、浸提温度为考察因素,运用Box-Behnken响应面法对浮萍多糖的提取工艺进行优化。结果:3个因素对浮萍多糖提取率影响的大小依次是:浸提温度>乙醇体积分数>料液比。最优工艺为:醇沉至终的乙醇体积分数为81%、料液比为1∶42、浸提温度为100℃、浸提时间为60 min、浸提4次。结论:运用Plackett-Burman法和Box-Behnken响应面法优选的浮萍多糖提取工艺稳定可行,可用于浮萍多糖的提取。