不同区域和海拔高山寒漠带垫状植物覆盖下表层土壤的主要理化性质

【目的】垫状植物能通过改善土壤理化性质来影响寒漠带生态系统物种多样性和稳定性。然而,高山寒漠带垫状植物对土壤理化性质的改善是否具有普遍性目前还不清楚。【方法】选择白马雪山垭口(BM)、昆仑山口(KL)、祁连山七一冰川(QL)和乌鲁木齐河源区(TS)的典型高山垫状植物群落为研究对象,分析优势高山垫状植物下土壤理化性质(pH值、电导率、有机质、全氮、全磷、碱解氮和速效磷)与开放区域的差异性。【结果】与开放区域相比,垫状植物的存在能够明显改善土壤的pH值,在酸性较大的土壤中,垫状植物能增加pH值(BM2:5.38增加到7.10),而在碱性较高的土壤中,垫状植物的存在能明显降低土壤的pH值(KL、QL和TS的样地中pH值降低幅度为5.78%~12.77%;P<0.05)。除了全磷和速效磷在TS的3个样地中显著低于开放区域外,垫状植物的覆盖显著改善了土壤的养分状况(电导率和养分含量),测定的各个养分指标均高于开放区域,且多数土壤养分指标的增加较为显著(P<0.05)。以土壤有机质含量为例,4个研究区的12个高山垫状植物群落中,垫状植物覆盖下土壤的有机质含量最低增加了36.89%(BM1),最高增加了981.91%(QL2)。【结论】尽管不同气候带的土壤理化性质差异较大,但垫状植物对其冠层下土壤的改良效应具有普遍性。作为高山寒漠带植物群落的关键种,高山垫状植物对土壤环境的这种改善作用可能是其维持冰缘带脆弱生态系统物种多样性的基础。

垫状卷柏SpLEA1基因克隆及干旱胁迫下的表达分析

晚期胚胎发育丰富蛋白(late embryogenesis abundant,LEA),广泛存在于生物体内,与植物抗逆性密切相关,可在干旱胁迫下保护植物细胞,减少植物损伤。垫状卷柏(Selaginella pulvinata)是一种在干旱胁迫下生存能力极强的蕨类植物,具有很强的恢复能力。为探究垫状卷柏SpLEA 1基因在耐旱植物中的分子机制与表达特征,该研究以高耐旱性植物垫状卷柏为实验材料,基于转录组测序结果,采用RT-PCR技术获得SpLEA 1基因cDNA序列,采用HiTail-PCR技术获得启动子序列,利用生物信息学对序列进行了分析,并采用qRT-PCR技术分析了SpLEA 1基因在干旱胁迫下的表达模式。结果表明:(1)垫状卷柏SpLEA 1全长为476 bp,开放阅读框(ORF)为279 bp,共编码92个氨基酸,通过在线工具预测到蛋白分子量为9491.46 Da,等电点为5.45,蛋白结构预测分析表明该蛋白为亲水性蛋白,含有10个磷酸化位点,二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主。(2)预测到SpLEA1蛋白的保守结构域为Lea-5,来源于LEA1家族。基于系统发生树和遗传距离矩阵,发现垫状卷柏SpLEA1与来自鹰嘴豆(Cicer arietinum)和红车轴草(Trifolium pratense)的Lea-5蛋白同源性较高。(3)对启动子序列进行顺式作用元件的预测分析发现SpLEA 1基因启动子含有5类激素响应元件和与干旱胁迫响应有关的功能元件。(4)在自然干旱处理下SpLEA 1基因表达上调,并在12 h时达到峰值,在24 h干旱后进行复水处理,表达量显著下调。综上所述,SpLEA 1基因在垫状卷柏中很可能参与了干旱胁迫响应机制的相关调控。该结果为进一步研究垫状卷柏SpLEA 1基因在干旱胁迫下的功能及其表达调控机制提供了参考。

青藏高原垫状点地梅保温作用初探

为探究垫状点地梅(Androsace tapete Maxim.)保温作用的主导因素及其对极端温度变化的适应性,用温度计测量了垫状点地梅存活和死亡个体内部的温度;在夏季、冬季和模拟冰雹天气条件下,用温度记录仪分别记录了垫状点地梅表面、内部、附近空气和土壤温度的昼夜变化。结果显示,垫状点地梅存活与死亡个体的内部温度间无显著差异;在昼夜温度变化中,垫状点地梅表面温度的变幅远大于气温,而内部温度的变幅与土壤温度相似,远小于气温;在模拟冰雹天气低温处理后,其表面温度虽然骤降至0℃,但内部温度却仍维持在10℃以上。结果表明,垫状点地梅的保温作用主要源于其结构特性,受海拔差异、自身代谢活动、冷驯化等因素的影响较小。其保温能力略弱于5 cm处土层,能够显著地缓冲高原昼夜剧烈的温差,减轻极端环境温度的危害。

青藏高原垫状点地梅耐冷纤维素分解菌株的筛选与鉴定

为获得垫状点地梅(Androsace tapete)垫状结构中的耐冷纤维素分解菌,以3个地区不同生存状态的垫状点地梅地上部分为材料,采用纯培养方法分离和纯化可培养微生物,并在4℃和15℃条件下分别用CMC固体培养基和CMC-刚果红固体培养基筛选出耐冷纤维素分解菌,对筛出的菌株进行16S rRNA和ITS区域序列的分子鉴定。结果表明,实验共获得52株14属32种耐冷纤维素分解菌,包括3种细菌、9种酵母菌和20种丝状真菌。耐冷纤维素分解菌的相对纤维素酶活性较高,代表菌株有楸子茎点霉(Didymella pomorum)、出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)、戈茨青霉(Penicillium goetzii)、灰玫瑰青霉(Penicillium griseoroseum)。来源于不同垫状点地梅个体之间以及叶际和内生的耐冷纤维素分解菌之间物种组成差别较大,但相对纤维素酶活性无显著差异。这些耐冷纤维素分解菌可以有效分解垫状结构中的凋落物,促进碳循环,在垫状点地梅适应极端环境并行使生态系统工程师功能中发挥重要作用,活性较高的菌株可以为寒冷地区生物降解纤维素的工业应用提供材料。

我国不同气候带优势高山垫状植物的小尺度点格局研究

采用点格局方法,以Ripley′s函数为基础,运用L(r)函数对我国不同气候带优势高山垫状植物种群进行点格局分析。结果表明,不同气候带垫状植物的空间分布在小尺度(0~5 m)上以随机和聚集分布为主,无均匀分布的情况出现;在表现出空间聚集的垫状植物种群中,随着尺度的增加,聚集程度下降,甚至转化为随机分布。对于高山垫状植物群落而言,优势垫状植物的空间格局是以局部空间结构为核心的垫状植物群落构建和物种多样性维持的基础。由于种间竞争和互利作用发生在较小距离内,因而种群小尺度的空间结构对垫状植物群落构建和物种多样性格局的形成至关重要。

垫状卷柏的化学成分研究

从垫状卷柏分离纯化得到 4个化合物 ;经波谱方法分别鉴定化合物结构为 :β 谷甾醇 ( 1) ,穗花杉双黄酮 ( 2 ) ,2 4 乙基 -胆甾 4 烯 3 ,6 二酮 ( 3 ) [垫状卷柏胆甾酮 (Pulvinatadione) ]和 5 ,5″ ,4 三羟基 7,7″ 二甲氧基 [4′ O 6″]双黄酮 ( 4 ) [垫状卷柏双黄酮 (Pulvinatabiflavone) ] ,其中化合物 3和 4为新化合物 .

垫状卷柏中双黄酮药理活性的研究

目的观察穗花杉双黄酮和垫状卷柏双黄酮清除自由基的作用和对溶血性磷脂酰胆碱(LPC)诱导的血管内皮细胞损伤的保护。方法检测二苯代苦味肼基自由基(DPPH)反应;培养内皮细胞,测定乳酸脱氢酶(LDH)活性与MTT比色法测定细胞活性。结果穗花杉双黄酮和垫状卷柏双黄酮能清除DPPH自由基,能显著抑制LPC所致内皮细胞LDH的泄漏,抑制LPC所致细胞活性的降低。结论穗花杉双黄酮与垫状卷柏双黄酮均能浓度依赖性地清除DPPH自由基,并能显著减轻LPC所致的ECV304细胞损伤。

两种类型垫状植物对土壤微环境修饰作用的比较

在海拔3762 m的高寒荒漠地带,以紧实型垫状植物囊种草和松散型垫状植物垫状驼绒藜作为研究对象,每种垫状植物选取9个直径约50 cm的垫状植丛,分别测定植丛覆盖下土壤的养分、物理结构、水分和温度等指标,并以邻近无垫状植物生长区域的土壤为对照,试图揭示2种类型垫状植物对其覆盖下土壤微环境的改变。研究结果表明,2种垫状植物均提高了其冠层下土壤的养分含量,囊种草覆盖下土壤的有机质、全氮、速效氮、速效磷和速效钾含量分别比对照提高了27.91%(P>0.05),12.02%(P>0.05),107.38%(P<0.01),63.74%(P<0.01)和22.36%(P<0.01);垫状驼绒藜覆盖下土壤的速效磷、全磷、速效氮、速效钾和全钾含量分别比对照提高了12.24%(P>0.05),3.68%(P>0.05),55.42%(P<0.05),4.6%(P<0.05)和2.89%(P<0.05)。同时,2种垫状植物均改善了其覆盖下土壤的物理结构,囊种草和垫状驼绒藜分别降低了土壤容重达15.34%和7.45%,且降低程度在两者间差异显著(P<0.05)。囊种草和垫状驼绒藜覆盖下土壤的非毛管孔隙度、毛管孔隙度、总孔隙度和土壤通气度分别比对照提高了87.73%和60.04%,29.79%和15.40%,34.04%和20.37%,80.55%和54.80%。其中,2种垫状植物对土壤非毛管孔隙度和土壤通气度的改善最为显著。此外,2种垫状植物也不同程度地提高了其覆盖下土壤的各水分条件指标,其中,对滞留贮水量的提高程度最大,囊种草和垫状驼绒藜分别将其提高了87.73%和60.04%,其次是最大持水量,分别提高了58.50%和29.88%,毛管持水量分别提高了53.45%和27.20%,最小持水量提高了47.66%和25.51%,2种垫状植物对土壤含水量的提高程度最小,分别提高了14.76%和3.66%。并且,2种垫状植物均提高了土壤的最低温度,并降低了土壤的最高温度,使其覆盖下的土壤维持在一个较为固定的温度范围内。结果表明,2种垫状植物均不同程度地改善了土壤微环境,对于土壤微环境的修饰作用均表现为紧实型垫状植物囊种草优于松散型垫状植物垫状驼绒藜,说明紧密的垫状结构是垫状植物修饰土壤微环境的主要原因。

青藏高原垫状点地梅个体年龄判定方法及其生长规律

垫状点地梅是青藏高原最具代表性的垫状植物之一,其个体年龄的判定,对于揭示高寒生境下垫状植物的生长特征和规律具有重要意义,同时也是研究青藏高原植物种群结构及动态的基础和关键。在研究和分析垫状点地梅植株构型特征的基础上,结合其物候特性和采样时间,探索性地找到了一种判定该物种个体实际年龄的方法,并基于垫状点地梅植株的年龄研究了其生长规律。研究结果显示:垫状点地梅的各分枝每年均生长一个节间,呈辐射生长的各分枝簇在同一年生长的节间构成了垫状点地梅植株的"年轮",垫状体任一分枝簇的单向节间数即为该植株的年龄;幂函数模型可以较好地表达植株径向生长与年龄之间的相关关系,年龄对垫状点地梅长轴长度、短轴长度和表面积变化的解释率分别为88.5%、87.5%和88.2%;垫状点地梅植株高度的年增量较小,平均年生长率仅为0.202 cm/a;其生物量积累随年龄的变化可用幂函数模型表达,年龄对地上生物量和总生物量变化的解释率分别为82.2%和83.9%。

垫状卷柏总黄酮的抗氧化和抗肿瘤活性

目的:研究垫状卷柏总黄酮的抗氧化能力,以及对人宫颈癌细胞Hela、人乳腺癌细胞MDA-MB-231、人前列腺癌细胞PC-3M的生长抑制作用。方法:采用Fenton法、邻苯三酚自氧化法、DPPH法和还原力测定法评价垫状卷柏总黄酮的体外抗氧化能力。CCK-8法检测垫状卷柏总黄酮的抗肿瘤细胞增殖活性。结果:在总黄酮质量浓度为20~100μg/m L之间,垫状卷柏总黄酮对羟基自由基、超氧阴离子自由基、DPPH自由基的清除率随总黄酮质量浓度升高而增高,半数清除率EC_(50)分别为111.86、89.24、26.51μg/m L;对Hela、PC-3M和MDA-MB-231细胞的抑制作用在总黄酮质量浓度为6.59~79.02μg/m L范围内均呈剂量依赖性,作用时间为72 h的抑制率高于48 h的抑制率。结论:垫状卷柏总黄酮抗氧化活性作用能力强,对Hela、PC-3M和MDA-MB-231细胞具有显著的增殖抑制作用。

点地梅属的分子系统学、生物地理学和垫状形态的趋同进化

报道了青藏高原地区的点地梅属AndrosaceL .及羽叶点地梅属PomatosaceMaxim .共 1 4种 2 9个居群的ITS与trnL_FDNA序列各 2 7与 2 5条 ;并结合已报道相关种类的有关序列 ,构建了“点地梅群”的分子系统发育树。研究发现“点地梅群”的 4个属为一单系类群 ,含有两个稳定的分支 :一支全部由点地梅属的种类组成 ,另一支分别由羽叶点地梅属、DouglasiaLindley、VitalianaSesler和 9种点地梅属植物组成 ;点地梅属裂叶组sect.SamueliaSchlechtd .的 3个种与点地梅组sect.Androsace的 2个种在 3套序列分析中位于不同的系统位置。各分支基部的种都分布在中国东南部及青藏高原东部 ,分子地理标记的结果支持形态学提出该地区为“点地梅群”植物起源地的假设。从青藏高原东部地区向欧洲及其他北半球地区存在不同时期内多个进化支的多次扩散。粗略的时间估算表明该群植物可能是在第三纪的中新世以来才开始发生的。垫状种类分别在青藏高原和欧洲独立起源 ,而在青藏高原地区的分化要早于在欧洲的分化 ,在前一地区可能与青藏高原自中新世开始发生的造山运动、形成高海拔的山地有关 ,而在后一地区则是与第三纪末至第四纪的冰期气候反复波动有关。垫状植物在青藏高原上的大规模分布则可能较晚 ,与冰期结束后全新世晚期气?

垫状卷柏中双黄酮抑制黄嘌呤氧化酶的活性研究

目的:探寻垫状卷柏中抑制黄嘌呤氧化酶的活性部位。方法:采用黄嘌呤氧化酶体外抑制实验测定各组分的半数抑制浓度IC50。结果:三个双黄酮成分的混合物Fr5对黄嘌呤氧化酶有强抑制作用(IC50=1.1μg/ml),Fr5继续分离得到的两个组分Fr5-1(IC50=2.9μg/mL)和Fr5-2(IC50=24.0μg/mL),其纯度增高但活性不及Fr5,当重新组合这两个组分时,活性仍然不能恢复或增强。结论:垫状卷柏中对黄嘌呤氧化酶抑制作用最强的部分是三个双黄酮类成分的混合物,继续分离活性减弱。

垫状卷柏提取物诱导凋亡抗肿瘤作用研究（英文）

目的研究垫状卷柏提取物抗肿瘤作用及相关机制。方法采用皮下接种H22肝癌细胞株构建小鼠H22肝癌移植瘤模型,随机分为对照组(生理盐水)、5-FU组(30 mg/kg)、垫状卷柏提取物(SP)高、低剂量组(189、63 mg/kg),连续灌胃15 d。观察小鼠肿瘤生长情况,计算抑瘤率及肝、脾、胸腺指数;TUNEL法观察肿瘤组织细胞凋亡,Western blot测定凋亡相关蛋白的表达,qPCR检测Bax mRNA和Bcl-2 mRNA。结果与对照组比较,SP高、低剂量组小鼠体质量及肝、脾、胸腺指数均无显著差异;SP高、低剂量组小鼠的肿瘤质量均显著降低,呈现较高抑瘤率(P<0.01),且高剂量组与5-FU组相近;经TUNEL染色法观察,可见明显凋亡形态改变。qPCR检测表明,SP显著上调Bax mRNA的表达,下调Bcl-2 mRNA的表达。Western blot结果显示SP处理后,Bax、cytochrome c及cleaved caspase-3,caspase-8和caspase-9的表达显著上调(P<0.01),Bcl-2表达明显减弱,呈剂量依赖性。结论 SP有效抑制H22小鼠体内肿瘤生长,其机制与激活caspase诱导凋亡相关。

当雄念青唐古拉山脉南坡不同海拔垫状点地梅分布特征

垫状点地梅（Androsace tapete）是广义青藏高原的特有种，是西藏垫状植被中分布面积最大、最重要的一个群系。通过调查垫状点地梅在西藏当雄念青唐古拉山脉南坡沿海拔梯度（4500～5200m）的分布格局，并结合垂直样带上的小气候观测数据，初步分析了影响垫状点地梅分布的主要因素。结果表明，垫状点地梅主要分布在海拔4750～5200m间，在海拔4500m处有零星分布。其最大盖度出现在山坡中部的海拔4900m处，其他海拔的垫状点地梅盖度则明显减少。垫状点地梅的大小分布在数量上以面积〈100cm。的个体为主，在盖度上则以面积〉100cm。的个体占优势，且在海拔〉4900m个体较大的垫状点地梅所占比例较高。垫状点地梅的分布有一个适宜的水热因子区域，而草地的退化则可能导致了垫状点地梅在海拔4500m处的零星分布。

高山寒漠带3种垫状植物对土壤养分的影响

在青藏高原北缘海拔4 000m以上高山寒漠带选择典型的垫状植被设置研究样地,在样地中分别选取直径大于40cm的囊种草(Thylacospermum caespitosum(Camb.)Schischk.)、垫状点地梅(Androsace tapete Max-im.)、钻叶风毛菊(Saussurea subulata C.B.Clarke)3种垫状植物为研究对象,在样地中随机选取无垫状植物生长的区域作为对照,分别测定了3种垫状植物覆盖下的土壤和对照区域土壤的速效氮、速效磷、速效钾、全氮、全磷和全钾的含量.结果表明:测定的6个指标在3种垫状植物和对照间均差异极显著(P<0.01)或显著(P<0.05);其中,土壤速效磷含量在垫状植物和对照间差异最为显著,3种垫状植物的土壤速效磷含量比对照提高了312.8%～479.6%;垫状植物对速效氮和速效钾含量的提高程度也较大,均比对照提高了1倍以上;与速效养分相比,3种垫状植物对其覆盖下土壤全氮、全磷和全钾含量的促进作用较小,但都极显著或显著高于对照;对于土壤养分的促进效应在3种垫状植物间无显著差异.

旱生复苏植物垫状卷柏对铅的超富集特性研究

通过对处于干热河谷的四川省汉源县唐家铅锌矿区及周围污染农田进行优势植物采样分析发现,垫状卷柏（Selaginella pulvinata）的地上部分、根系铅（Pb）积累量分别为672.10mg/kg和313.59mg/kg,转运系数为2.14,可能是一种新的铅超富集植物。为此,通过浓度梯度盆栽试验进一步进行验证,结果表明,垫状卷柏在铅质量浓度为600 mg/L时地上部分富集量为1 061.65 mg/kg,超过了铅富集量的临界值（1 000mg/kg）,并且其地上部分富集系数和转运系数分别为1.77和2.62,均大于1。此外,垫状卷柏在铅处理浓度为200~600mg/L时,无明显的受害症状,且其单株地上部分生物量在600mg/L时达7.67g,抗性系数达0.923,单株地上部分提取量达8 147.80μg,提取1g铅仅需123株。垫状卷柏是一种铅超富集植物,具有较高的应用价值,可作为干热河谷铅锌矿区植被生态恢复和铅污染土壤的植物修复材料。

垫状锦鸡儿的繁殖方式及其在适应干旱荒漠环境中的生态意义

研究内蒙古荒漠区锦鸡儿属优势种垫状锦鸡儿灌丛结构、分株特征、繁殖倾向和克隆生长特性.结果表明:在荒漠区,垫状锦鸡儿的营养繁殖占主导地位,有性繁殖为辅;其营养繁殖由枝条克隆产生无性系分株,克隆生长构型为密集型.较高的无性繁殖比例、密集型的克隆构型和发达的根系使垫状锦鸡儿能很好地适应荒漠区的干旱环境,并成为荒漠区的优势种.

垫状卷柏中化学成分的分离及其抑制肿瘤细胞增殖活性

利用质谱引导的自动纯化分离系统对垫状卷柏95%乙醇提取物的乙酸乙酯萃取部分进行选择性分离纯化双黄酮类、炔酚类化合物。并利用MS、^(1)H NMR、^(13)C NMR、2D NMR等光波谱分析方法确定结构,结果得到四个双黄酮类化合物,分别为扁柏双黄酮(1)、异柳杉双黄酮(2)、苏铁双黄酮(3)、穗花杉双黄酮(4),七个炔酚类化合物,分别为selaginellin(5)、selaginpulvilin A(6)、selaginpulvilin B(7)、selaginellin O(8)、selaginellin E(9)、selaginellin A(10)、selaginellin B(11)。采用MTT法评价了化合物1~11体外抑制人非小细胞肺癌细胞(NSCLC)H322增殖活性,结果表明,除化合物4和7外,其他化合物对人非小细胞肺癌细胞H322有不同程度的增殖抑制活性,其中化合物3和10抑制作用较强,IC_(50)值分别为16.70和9.54μmol/L。

垫状卷柏化学成分的研究

目的研究垫状卷柏Selaginella pulvinata(Hook.&Grev.)Maxim.的化学成分。方法垫状卷柏95%乙醇提取物采用MCI、硅胶、C18柱、Sephadex LH-20进行分离纯化,根据理化性质及波谱数据鉴定所得化合物的结构。结果从中分离得到8个化合物,分别鉴定为穗花杉双黄酮(1)、黑麦草内酯(2)、丁香酸(3)、selaginpulvilin A(4)、selaginellin(5)、2,6-dihydroxy-3,4-dimethylbenzoic acid methyl ester(6)、pratensein-7-O-β-D-glucopyranoside(7)、4-ethoxy benzoic acid(8)。结论化合物2、6~8均为首次从卷柏属中分离得到。