气候变化对青藏高原濒危植物山芸和铃铛子潜在分布的影响

基于共享社会经济路径(SSP)中SSP126、SSP245、SSP370和SSP585情景,运用最大熵模型预测青藏高原濒危植物山著和铃铛子的潜在分布.结果表明,海拔、年降水量、等温性、最冷季平均温度是影响山若和铃铛子潜在分布的主要环境因子.在当前气候条件下,山若和铃铛子适宜生境面积分别占青藏高原的9.85%和7.19%,主要分布在西藏、四川、青海、甘肃和云南.与当前气候条件下的适生区分布面积相比,山若在2050sSSP370、SSP585情景和2070sSSP126情景下的适宜生境面积存在不同程度的减少,在2050sSSP370气候情景下适宜生境与低适宜生境总面积减少72288km^(2).与当前气候条件下的适生区分布面积相比,铃铛子在2050sSSP126、SSP245、SSP370和SSP585四种气候情景下的适宜生境面积都有不同程度的增加,在2050sSSP370气候情景下适宜生境和低适宜生境总面积扩张到541766km^(2),占青藏高原总面积的21.07%.与当前气候条件下的适生区分布平均海拔相比,山若在4种未来气候情景下适宜生境的平均海拔均有所降低,分布在3700~3836m.与当前气候条件下的适生区分布平均海拔相比,铃铛子的适宜生境平均海拔在2050sSSP126情景和2070sSSP585情景下有所上升.

大田栽培条件下铃铛子光合特性与主要环境因子的关系

【目的】研究大田条件下铃铛子叶片对光和CO2响应特性、光合参数日进程变化及其与主要环境因子的关系,探讨影响铃铛子光合作用的主要环境因子。【方法】以西藏林芝地区大田生长的当年生铃铛子为研究对象,在营养生长期(YYQ)、开花期(KHQ)和结果期(JGQ),利用Li-6400光合仪原位测定叶片光响应曲线和CO2响应曲线、光合参数的日进程及环境因子的变化;用叶子飘的模型拟合响应曲线光合参数,计算日进程光合参数、水分利用效率(WUE)、羧化效率(CE)和气孔限制值(Ls)的瞬时值;用多元回归和相关系数法分析铃铛子光合参数日进程特性及其与环境因子的关系。【结果】光响应曲线参数拟合结果显示,铃铛子净光合速率(Pn)在YYQ最大,暗呼吸速率(Rd)在KHQ最高,且对强光的利用率高;不同生长期光合参数日进程总体为单峰曲线,Pn在12:00左右达到最高,午后Pn下降是由非气孔限制造成的。在不同生长期的相同时刻,铃铛子Pn和WUE在YYQ最大而在JGQ最小,蒸腾速率(Tr)为KHQ最高而YYQ和JGQ均较小。环境因子中光合有效辐射(PAR)、空气温度(Ta)和土壤湿度(RHs)对Pn的影响较大。【结论】大田种植铃铛子应选择光照充足、方便灌溉的地块,在YYQ和KHQ做好田间水分管理,以保证其正常生长所需要的水分供给。

藏药资源植物铃铛子托品烷类生物碱含量测定

托品烷类生物碱(tropane alkaloids,TAs)是一类主要来自于茄科植物的含氮小分子有机物,其中莨菪碱(hyoscyamine)和东莨菪碱(scopolamine)被广泛应用于临床抗胆碱药物,可用于手术前麻醉、抗晕动症、戒毒脱瘾、治疗帕金森症、改善微循环、治疗有机农药中毒等。铃铛子(Anisodus luridus)产自我国西藏、云南高海拔地区,属于茄科山莨菪属多年生宿根草本,该物种具有生物量大、生物碱含量高的特点。本研究采用HPLC测定了铃铛子各器官中托品烷类生物碱含量,发现各部位均表现为莨菪碱含量高于东莨菪碱含量,表明铃铛子属于莨菪碱型资源植物。莨菪碱最高的部位为子房(18.92563mg.g^(-1) DW),其次是种子(15.85058mg.g^(-1) DW)、主根(10.5159mg.g^(-1) DW),东莨菪碱最高的部位也是子房(3.14404 mg.g-1 DW),其次是花萼(2.09926 mg·g^(-1) DW)、花冠(1.75487mg.g^(-1) DW),茎中两种TAs含量均为最低。铃铛子中莨菪碱和东莨菪碱含量都高于我国传统药源植物颠茄中的含量,因此铃铛子适合被作为新型TAs高产药源植物进行产业化种植。

铃铛子发根诱导体系及培养条件的优化

铃铛子(Anisodus luridus)是西藏特有的托品烷生物碱药源植物.利用农杆菌C58C1(pRiA4)侵染铃铛子不同器官考察发根诱导频率,并考察了7种培养基(1/2MS,MS,1/2B5,White,WPM,B5和N6)对发根生物量和托品烷生物碱质量分数的影响.真叶和茎段的发根诱导频率分别为53.33%和60.00%,子叶不能诱导出发根.PCR表明rolB和rolC基因已整合到发根的基因组中.B5培养基最适于铃铛子发根生物量和托品烷生物碱积累,发根鲜质量和干质量分别达到6.9±0.94g/瓶和0.44±0.06g/瓶;发根中莨菪碱质量分数为3.49±0.13mg/g.B5和1/2B5培养基中发根的东莨菪碱质量分数高于其他的培养基,分别为1.37±0.06mg/g和1.43±0.22mg/g,二者之间差异无统计学意义.在B5培养基中发根总生物碱产量也是最高的,为2.1±0.29mg/瓶.研究结果为利用发根规模化生产莨菪碱和东莨菪碱奠定了基础.

铃铛子种子萌发特性研究

以铃铛子种子为实验材料,研究浸种时间、光照条件、温度、NaCl和PEG-6000处理对其萌发的影响。结果表明,铃铛子种子千粒重为7.3±0.16 g,在超纯水中充分吸胀时间为24 h,在25℃、黑暗条件下的萌发率相对较高,说明温度和光照对铃铛子种子的萌发影响较大。非胁迫条件下,该种子萌发率最高达90.7%,随着NaCl和PEG-6000浓度的提高,种子萌发时的各项指标呈逐渐下降,说明该种子对盐和干旱胁迫较敏感。

不同处理对铃铛子(茄科)种子萌发特性的影响

为了快速打破铃铛子种子的休眠以探索铃铛子种子萌发的最优条件,该研究对铃铛子种子进行低温处理、500mg/L的赤霉素溶液浸种24h、低温处理后再用赤霉素浸泡、磨破种皮、营养液培养、40 k Hz超声波处理等6种处理后进行萌发实验,同时以不作任何处理用蒸馏水培养的萌发方式作为对照,检测不同条件下的铃铛子种子萌发指数。结果发现:低温处理、磨破种皮和MS营养液处理的种子萌发率和萌发势并没有显著提高,即三种方法对铃铛子种子萌发没有促进作用;40 k Hz超声波处理10min后种子各项萌发指数均为零,因此不宜用此法处理铃铛子种子;而用赤霉素溶液浸种处理后明显提高了种子的发芽率;低温处理后再用赤霉素溶液浸种虽然提高了种子发芽指数,但与仅用赤霉素溶液处理并不存在显著差异,所以采用500mg/L的赤霉素溶液浸种24h促进铃铛子种子萌发的方法最为合理。该次实验表明适宜浓度的赤霉素浸种能有效促进铃铛子种子的萌发,为铃铛子栽培生产和扩繁等研究提供了重要的理论依据。

铃铛子AlPMT基因的克隆及表达分析

本研究意在为进一步研究铃铛子中AlPMT基因的生物学功能奠定基础。选用茄科已发表的PMT基因序列进行多重序列比对,并以此结果进行简并引物设计,经PCR扩增及测序后得到铃铛子中AlPMT基因的全长核苷酸序列。AlPMT基因全长为1296 bp,共编码有339个氨基酸,预测AlPMT蛋白分子量为37.2 kD,等电点为5.73。系统进化分析显示AlPMT蛋白与颠茄、三分三的PMT蛋白有较高的亲缘关系。转录模式分析表明AlPMT基因在铃铛子的根、茎、叶中均有表达,但是在根中表达量较高,同时证明该研究克隆的AlPMT基因与铃铛子中托品烷类生物碱的合成密切相关。