陇东地区菘蓝干物质和品质动态积累研究及评价

目的探讨陇东地区菘蓝干物质和药用成分积累规律,并确定其最佳采收期。方法通过定期调查菘蓝农艺指标和HPLC法测定板蓝根中尿苷、鸟苷、(R,S)-告依春、腺苷含量积累变化规律,应用灰色关联度法评价不同时期板蓝根的综合利用价值。结果株高、株幅、叶长、叶宽、叶片数、叶重、根长、根粗、根重,以及尿苷、鸟苷、(R,S)-告依春、腺苷含量等指标在不同生长时期存在显著变化,并且各指标的峰值不在同一时期;不同品系间上述各指标也存在明显差异。隆德菘蓝和2008-6-2综合利用价值的加权关联度在10月9日最高,2008-11和2016-2在10月24日最高,整体上2008-6-2和2016-2种质优于2008-11和隆德菘蓝。结论建议陇东地区菘蓝最佳采收期为10月中下旬。

《内蒙古植物志》第二版菘蓝属的订正

《内蒙古植物志》第二版十字花科菘蓝属中长圆果菘蓝的依据标本应为三肋菘蓝 ,在内蒙古没有长圆果菘蓝的分布 ;菘蓝的依据果实标本应为欧洲菘蓝 。

药用植物菘蓝的遗传及远缘杂交研究进展

十字花科菘蓝为我国大宗常用中药材植物,其叶和根分别是大青叶和板蓝根的原料。本文总结了菘蓝的基因组结构、生物活性成分及其生物合成途径、远缘杂交及新材料创建等方面的研究进展。菘蓝(2n=2x=14)的基因组大小为300 Mb,为tPCK核型,3万余蛋白编码基因。高质量的基因组测序解析了菘蓝的主要生物活性成分吲哚生物碱、苯丙烷类、萜类的合成途径及其候选基因。由于染色体消除,菘蓝(父本)与白菜及甘蓝型油菜的族间有性杂交只产生了具有少数菘蓝遗传成分的非预期杂种。菘蓝与萝卜的体细胞杂种具有双亲染色体,但自交及回交均未产生后代。菘蓝与白菜的体细胞杂种具有加倍的菘蓝染色体组,花粉部分可育而雌性不育。菘蓝与甘蓝型油菜的体细胞杂种与甘蓝型油菜连续回交后创建了全套的7个甘蓝型油菜-菘蓝附加系,一些附加系具有比菘蓝更强的广谱抗病毒效果;体细胞杂交中发生的双亲线粒体基因组重组导致甘蓝型油菜新细胞质雄性不育系的产生,菘蓝特定染色体上的育性基因导入培育了恢复系。最后讨论了这些附加系对菘蓝遗传研究的价值及开发利用前景。

菘蓝碳氮代谢与基质C/N对氮处理的动态响应

为研究施氮后基质C/N和菘蓝(Isatis indigotica Fort.)碳氮代谢的动态变化,以河北居群的菘蓝为试验材料,播种后施用0、5、15、20 g·L^(-1)CO(NH_(2))_(2),分别记为CK、N1、N2、N3。利用重铬酸钾外加热法和碳氮分析仪测定基质及菘蓝碳、氮元素含量;实时荧光定量PCR(qRT-PCR)法测定菘蓝碳氮代谢酶基因的表达;超高效液相色谱(UPLC)法测定菘蓝指标成分含量。结果表明,菘蓝碳氮代谢对不同浓度氮营养的响应不同。随着处理时间延长,N1、N2、N3叶与根的可溶性糖含量先增加后减少,与磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)基因表达量变化趋势相反,与蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性变化趋势相似。菘蓝碳氮代谢产物与碳氮代谢关键酶的活性及基因表达量密切相关。N1靛蓝含量与硝酸还原酶(NR)基因表达量变化趋势相似,靛玉红含量与谷氨酰胺合成酶(GS)基因表达量、谷氨酸合成酶(GOGAT)活性变化趋势相似,与GOGAT基因表达量、GS活性变化趋势相反。N2靛蓝含量与NR活性变化趋势相反,与GOGAT基因表达量变化趋势相似,靛玉红含量与NR、GS基因表达量、GOGAT活性变化趋势相似。N3靛蓝、靛玉红含量与NR、GS基因表达量、GOGAT活性变化趋势相似。GS、GOGAT活性和其相应酶基因表达量的变化趋势相反。随着菘蓝的生长,基质中的碳元素含量逐渐增加,氮元素含量逐渐减少,C/N升高。菘蓝碳、氮元素含量的变化趋势与基质相反。施氮后,菘蓝叶、根中累积的氮素含量增多,基质中的氮素减少,碳元素含量的变化与氮相反。N2处理各种酶的活性及基因表达量较高,同时累积更高的活性成分。综上,15 g·L^(-1)CO(NH_(2))_(2)处理更有助于菘蓝指标成分的累积。本研究结果为菘蓝氮营养高效利用提供了理论参考。

光强对菘蓝生长、化学成分及抗氧化活性的影响

【目的】探究光强对大青叶基原植物菘蓝Isatis indigotica生长、药材大青叶化学成分及抗氧化活性的影响,为大青叶基原植物菘蓝的人工栽培提供参考。【方法】在100%全光照、60%全光照、20%全光照下种植菘蓝,观测菘蓝生长旺盛期叶片生长情况,同时测定大青叶靛蓝、靛玉红、总黄酮、总多糖、总游离氨基酸等化学成分质量分数和抗氧化活性。【结果】菘蓝叶片生长与光强呈正相关,100%全光照组的菘蓝株高、叶长、叶宽、叶片数、叶面积均为最高;大青叶靛蓝、总黄酮、总多糖质量分数均随着光强的降低而降低,且各组间差异显著(P<0.05);靛玉红质量分数随光强的增加呈先升高后降低的趋势,60%全光照组显著高于其他处理(P<0.05),但100%全光照组与20%全光照组间差异不显著;总游离氨基酸质量分数随着光强的降低而升高。抗氧化活性与光强呈正相关,20%全光照组的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基半清除率(IC50)显著高于60%全光照组和100%全光照组(P<0.05)。【结论】100%全光照下大青叶药材产量最高,且内在品质最好,较60%和20%全光照更适合栽培。

减量分期施用水溶肥对菘蓝产量和品质的影响

目的研究减量分期施用水溶肥对菘蓝产量和品质的影响。方法以F1(颗粒肥料常量施肥)为对照,研究F2(水溶肥常量施肥)、F3(常量分期施肥)、F4(减量30%分期施肥)、F5(减量50%分期施肥)对菘蓝产量、品质和经济效益的影响。结果水溶肥减量分期施肥方法(F3、F4、F5)在菘蓝产量、品质和经济效益上均优于F1,尤以F4效果最佳,其大青叶产量、板蓝根产量、经济效益分别为11984.1 kg/hm^(2)、6317.5 kg/hm^(2)、26563.6元/hm^(2),较F1分别增加5.52%、21.34%、19.36%,板蓝根中尿苷、鸟苷、(R,S)-告依春含量较F1分别增加17.4%、17.2%、59.2%;F3大青叶产量、板蓝根产量和经济效益较F1分别增加0.42%、9.15%、4.47%,板蓝根中鸟苷、(R,S)-告依春含量较F1分别增加8.8%、19.3%;F5板蓝根产量和经济效益较F1分别增加14.63%、10.99%,板蓝根中尿苷、鸟苷、(R,S)-告依春含量较F1分别增加22.8%、6.5%、15.2%。结论水溶肥分期施用是种植菘蓝的理想施肥模式,最佳施肥量为壹旦8.4 L/hm^(2)、生物磷10.5 L/hm^(2)、生物钾10.5 L/hm^(2)。

遗传算法在河西绿洲菘蓝灌溉决策优化中的应用

为缓解河西绿洲菘蓝种植水资源供需矛盾,解决灌溉过程中存在的灌溉决策粗放问题,提高灌溉水利用效率,参照Jensen模型、水量平衡方程等,根据河西绿洲干旱少雨的环境特征及菘蓝种植过程中各生育期耗水强度不同的生长规律,构建了菘蓝灌溉决策模型并利用遗传算法对有限水资源在菘蓝灌溉中的合理分配进行求解。同时综合考虑各生育期灌溉水量约束条件、有效降水量、灌溉成本和产量等因素,在非充分灌溉理论指导下,利用遗传算法结合现有菘蓝种植数据对灌溉决策进行优化,以达到节水、高效、高产的目的。优化结果显示,肉质根轻度水分亏缺可以显著提高灌溉水利用效率,同实际种植灌溉情况相符。

菘蓝ItTSA1基因功能预测与分析

在植物的生长发育过程中吲哚磷酸甘油酯醛裂解为吲哚,而吲哚则是植物中一种重要的代谢中间体,TSA通过调控植物体内的吲哚水平,从而影响植物生长发育。通过对菘蓝ItTSA1基因启动子区的顺式作用元件、蛋白质的理化性质等进行生物信息学分析,初步推测菘蓝ItTSA1基因对于茉莉酸甲酯和赤霉素2种激素反应敏感。通过验证实验发现,菘蓝ItTSA1基因在赤霉素和茉莉酸甲酯的刺激下表达量有显著提升,由此可推断出菘蓝ItTSA1基因可能介入植物的开花以及植物的抗虫抗病害,为进一步探究菘蓝ItTSA1基因提供相应的理论依据。

水分胁迫对菘蓝生长发育和有效成分积累的影响

目的：研究不同水分对菘蓝生长发育和主要有效成分的影响。方法：采用室外盆栽水分胁迫试验方法,对水分胁迫条件下菘蓝需水规律、叶绿素含量、蒸腾速率、光合速率、生物量指标以及有效成分靛玉红积累进行了研究。结果：水分胁迫程度增加,需水量、叶绿素含量降低,蒸腾速率、光合作用和生物量均降低,但水分利用效率提高。结论：菘蓝需水的关键时期是7月,严重水分胁迫和水分过多都不利于靛玉红含量积累,中度水分胁迫能促进根部靛玉红含量积累,大青叶7月为最佳采收期,板蓝根10月采收较适宜。当田间最大持水量为45%~70%,菘蓝的产量与质量可以兼优。

种植密度对菘蓝生长动态及产量的影响

目的：研究不同种植密度对菘蓝生长动态及产量的影响，以期为菘蓝规范化栽培提供理论依据。方法：采用大田随机区组试验，定期定点采集菘蓝样品，测定各器官生长量。结果与结论：在不同种植密度下，菘蓝主根根长和根直径生长均呈现“先快后慢”趋势；而单株叶片数增长却呈现“先慢后快”趋势；叶长和叶宽生长呈“先升后降”的单峰曲线变化。单株叶片、根及全株干物质积累速率在出苗后65～76d达到最高。不同种植密度下菘蓝叶片及根部产量差异显著，综合考虑叶片及根部产量2个方面，25cm×7cm为适宜种植密度。

逆境胁迫对菘蓝幼苗靛玉红含量的影响

培养30d的菘蓝无菌幼苗经250mmol／L NaCl、自然干旱、20mmol／L ABA、4℃低温等不同方式逆境处理，不同时间内取样，用高效液相色谱法对其中靛玉红的含量进行测定。结果表明：盐、干旱、ABA处理12h内能提高菘蓝幼苗中靛玉红含量59.05％～161．67％，低温胁迫处理24h也能提高靛玉红含量141．4％，说明适当逆境胁迫处理能有效提高菘蓝幼苗体内靛玉红的累积量，其中250mmol／L NaCl胁迫处理效果最为显著。

不同氮素形态及其比例对菘蓝生物学特性的影响

采用砂培法栽培菘蓝,以菘蓝叶与根的干重、主根长度与直径、叶绿素含量和光合参数为指标,研究三种氮素形态,即硝态氮(NO-3-N)、铵态氮(NH+4-N)和酰胺态氮[CO(NH2)2-N]四种不同浓度对菘蓝生物学性质的影响,为菘蓝栽培生产中高效利用氮肥提供理论依据。结果表明,氮素处理能增加菘蓝叶与根的干重,铵态氮对菘蓝主根长度及侧根数的影响最显著,而酰胺态氮与硝态氮对主根直径的影响相近,硝态氮对菘蓝的叶干重、根干重与根冠比的影响最为显著;不同形态氮素处理能显著提高叶绿素含量与净光合速率,硝态氮对叶绿素和净光合速率有显著影响,酰胺态氮对气孔导度与蒸腾速率的影响最显著,铵态氮对叶片的胞间二氧化碳浓度有显著影响。不同形态氮素通过对菘蓝叶片的叶绿素含量和光合参数的影响实现对其生长状况的影响,其中硝态氮对菘蓝生长的影响最为显著。

盐胁迫对菘蓝幼苗生长和抗性生理的影响

以"定蓝1号"为试验材料,采用不同浓度NaCl溶液(0,30,60,90,120和150mmol·L^(-1))对菘蓝幼苗进行处理,胁迫14d后测定了其生长指标、生物量积累、叶片相对含水量、根系活力、根质膜透性、渗透调节物质含量以及抗氧化酶活性等指标,分析不同程度盐胁迫对菘蓝幼苗生长和抗性生理的影响。结果表明:NaCl胁迫对菘蓝幼苗株高和根长都有抑制作用,对根和叶的物质积累也有显著影响,并随浓度的递增呈降低的趋势;菘蓝幼苗叶片相对含水量和根系活力均随NaCl浓度的增加呈现下降趋势,而根质膜透性、叶片脯氨酸含量则呈升高趋势;丙二醛(MDA)含量、组织自动氧化速率(RAD)、过氧化物酶(POD)活性和超氧化物歧化酶(SOD)活性都随NaCl浓度的增加呈先升高后降低的趋势。但当NaCl浓度低于90 mmol·L^(-1)时,菘蓝幼苗的生长没有受到盐胁迫的明显抑制,根系活力降低不明显,脯氨酸、丙二醛含量和保护酶活性也未显著升高,说明菘蓝幼苗对低浓度盐环境具有一定的耐受性。

两种倍性水平菘蓝的生药学研究

菘蓝IsatisindigoticaFort．（2n＝14）和它的人工四倍体（2n＝28）的生药学研究结果表明，2种倍性水平菘蓝的根、叶生药性状及组织特征均有显著差异。发现该植物的染色体加倍产生的巨形性特征不仅在器官之间发展不均衡，而且在同一器官的不同组织之间发展也不平衡。四倍体高产品系与原二倍体相比，在接近收获期叶中靛蓝含量提高1．79％～3．11％，是原二倍体的近2倍或3倍，靛玉红含量也有明显提高，叶中多糖含量与原二倍体相当；根中多糖含量比原二倍体略低1％左右，但总氨基酸含量比原二倍体提高了4．8％。

菘蓝农艺性状与药材产量的相关和通径分析

为探究菘蓝主要农艺性状的变异特征,明确药材产量形成的决定因子,合理评价与利用现有种质资源及选育品种提供参考依据,本研究以18份国内菘蓝主栽区的种质资源为试验材料,通过测定11个农艺性状,采用相关分析、回归分析、通径分析等方法,探讨菘蓝主要农艺性状之间的关系。结果表明,菘蓝主要农艺性状变异丰富,变异系数(CV)达9.83%~69.22%,根鲜重、叶鲜重和叶面积的CV均大于60%,大青叶和板蓝根产量的CV大于50%,根直径、叶干物质含量、根长、根干物质含量CV较小。大青叶产量与根干物质含量呈显著负相关,与叶片干物质含量呈负相关,与其他农艺性状都呈极显著正相关;板蓝根产量与叶、根干物质含量均呈负相关,与其他农艺形状均呈极显著正相关。采用逐步回归分析,分别建立大青叶产量和板蓝根产量与农艺性状之间的回归模型,经统计学检验,两个模型均达极显著水平,其决定系数分别为0.989、0.982。通过通径分析,确定影响大青叶产量的关键农艺性状依次为叶片数(0.715)、叶鲜重(0.594)、根鲜重(0.140)和侧根数(0.131),而影响板蓝根产量的关键农艺性状为根长(0.837)和根鲜重(0.592)。菘蓝种质资源具有丰富的遗传多样性,大青叶产量形成的决定因子为叶片数、叶鲜重、根鲜重和侧根数;板蓝根产量形成的决定因子为根长和根鲜重。高产型大青叶的品种特征为叶片数多、叶和根鲜重均重、侧根数较多;高产型板蓝根的品种特征为根长和根鲜重。本研究为菘蓝种质资源鉴定及品种选育提供了理论依据。

褪黑素对低温胁迫后菘蓝种子苗抗氧化性影响

目的以低温胁迫处理的菘蓝种子为起始材料,研究外源褪黑素对萌发种子苗的生长及抗氧化性的影响。方法褪黑素处理低温浸种菘蓝种子,测定萌发的种子幼苗中丙二醛含量以及相关抗氧化酶活性;测定植株根长和IAA含量。结果 10～500μmol/L适宜浓度的外源褪黑素可降低低温处理后菘蓝幼苗中的丙二醛含量,增强过氧化氢酶和过氧化物酶活性,增加内源激素IAA的含量并促进幼苗根的伸长。其中500μmol/L褪黑素作用最显著,随着其浓度的进一步升高,褪黑素植物保护作用减弱。结论外源褪黑素处理菘蓝种子能降低膜脂过氧化水平,提高抗氧化酶的活性,减轻冷胁迫对幼苗生长过程中的氧化损伤,并且褪黑素可能通过影响植物体内IAA水平,刺激植物根生长。

四倍体菘蓝转抗虫基因研究Ⅱ.转半夏凝集素基因菘蓝的分子生物学检测

目的 获得转基因菘蓝的分子生物学证据。方法 对经卡那霉素筛选的抗性再生菘蓝苗进行聚合酶链式反应 (PCR) ,Southern杂交和 RT-PCR检测。结果 PCR和 Southern杂交检测结果表明 ,外源半夏凝集素基因已经整合到转基因菘蓝的基因组中 ,RT-PCR结果表明其 DNA可以正常转录成 m RNA。结论 可以利用农杆菌介导的基因转化技术培育抗虫的菘蓝新品系。

氮素营养对苗期菘蓝叶中硝酸还原酶活性与矿质元素吸收的影响

采用正交试验设计,研究铵态氮、硝态氮和酰胺态氮3种氮素形态及其不同浓度配比对苗期菘蓝的单株干重、叶内的硝酸还原酶活性及矿质元素吸收的影响。结果显示:(1)影响苗期菘蓝单株干重的氮素形态依次为酰胺态氮>铵态氮>硝态氮。(2)不同氮素形态对叶片硝酸还原酶活性影响有差异,铵态氮影响最大,其次是硝态氮和酰胺态氮。(3)不同形态氮素配合施用后均能促进P、K、Ca、Mg、Cd、Mn、Cr、Sr 8种元素的吸收,但不利于Ni和Fe的吸收;元素吸收受铵态氮影响最大的矿质元素有K、Ba、Se、Ni、B、Si、Fe 7种元素,受硝态氮影响最大的元素有P、Cd、Ti、Al、Cu 5种元素,受酰胺态氮影响最大的元素有Na、Ca、Mg、Zn、Mo、Mn、Cr、Sr 8种元素。研究表明,不同形态氮素对苗期菘蓝吸收矿质元素的影响存在很大的差异,应注重酰胺态氮与无机的铵态氮、硝态氮的配合施用;适宜氮素形态及其配比能提高叶中硝酸还原酶的活性并促进矿质元素的吸收,从而有效地促进菘蓝的生长。

追施氮肥量对菘蓝根的外形品质、干物质积累及活性成分含量的影响

采用田间小区试验,设5个处理,氮肥用量分别为225、450、675、900、1125 kg/hm2,每一个处理3个重复小区,研究不同追施氮肥量对菘蓝的光合参数、根的外形品质、干物质积累及活性成分含量的影响,探讨氮肥施用量对菘蓝植株地上部和地下部生长的生理影响,优选菘蓝最佳追施氮肥量。结果表明,追施氮肥有利于提高菘蓝叶片的净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率,可以显著增加菘蓝根主根直径和根长,有明显的壮根效应;而菘蓝总鲜重随着施氮量提高而增加,但超过900 kg/hm2后就不再增加;在450 kg/hm2下菘蓝根侧根数最少,低氮(225 kg/hm2)和高氮(900、1125 kg/hm2)水平下菘蓝根侧根数增加过多,影响了菘蓝根药材外形品质;随着施氮量增加,地上部和地下部干物质积累先增加后下降,而根冠比不断下降,氮肥量为675 kg/hm2时地上部干物质积累最大,氮肥量为900 kg/hm2的地下部干物质积累最大,追施氮肥对地上部的促进效应明显高于地下部。施氮量增加,多糖含量先增加后下降,施氮量为675 kg/hm2时菘蓝根中多糖含量最高为158.383 mg/g,而(R,S)-告依春含量没有明显的变化规律,氮肥量为900 kg/hm2时含量最高达到0.5655 mg/g。为保证菘蓝根产量和药用品质适宜的追施氮肥量是675 900 kg/hm2。

四倍体菘蓝体外抗内毒素、抗病毒作用评价

目的 :对四倍体菘蓝的药理作用进行评价。方法 :以同源二倍体亲本为对照 ,以鲎试剂法、鸡胚法分别考察四倍体菘蓝的抗内毒素、抗病毒作用。结果 :四倍体菘蓝的抗内毒素及抗病毒作用显著强于二倍体亲本 ,相同倍性菘蓝的叶的体外药理作用强于根。结论 :四倍体菘蓝是优质高效的新品系 ,具有很大的开发利用价值。