基于转录组数据挖掘阴香右旋龙脑生物合成相关基因

右旋龙脑又名天然冰片,是珍贵的传统中药材和高级香料,具有抗菌、消炎、促进药物透过血脑屏障等作用。为阐明右旋龙脑的生物合成途径,收集了2种化学型的阴香,利用Illumina Novaseq测序平台进行转录组测序,使用Trinity软件对Clean reads进行组装,共获得40449条Unigene,N 50长度为1679 bp,Q 30质量值均在92%以上,说明测序质量较好,可用于后续分析。分别有23613(58.38%)、21743(53.75%)、16372(40.48%)、15384(38.03%)、17993(44.48%)、19753(48.83%)个基因在NR、eggNOG、Swiss-Prot、KEGG、Pfam、GO数据库获得注释。KEGG富集分析表明,柠檬烯和蒎烯降解、二苯醚类、二芳庚烷类和姜辣素生物合成被富集,类黄酮生物合成、苯基丙烷生物合成、二萜生物合成等次生代谢物质的合成通路也被富集。GO分析发现,生物学过程类别主要集中在生物过程、转录,DNA模板化;细胞组分类别主要涉及细胞核、细胞质、质膜等细胞组分;分子功能类别主要集中在分子功能、蛋白质结合和序列特异性DNA结合。鉴定出参与右旋龙脑生物合成相关酶基因38个,包括35个参与萜类骨架生物合成有关的酶基因,3个单萜合酶基因,其中MEP途径可能编码5种酶的7个基因和MVA途径可能编码4种酶的7个基因表达量上调。此外与单萜生物合成相关的5个转录因子(bHLH家族2个、MYB家族1个、bZIP家族1个)显著上调。

阴香叶片精油中右旋龙脑含量近红外预测模型构建研究

为建立阴香Cinnamomum burmannii叶片中精油右旋龙脑含量的近红外光谱预测模型,使用波通(PERTEN)公司的DA7250近红外光谱分析仪,在950~1650 nm的光谱范围内,分析了76个阴香叶片样本的光谱数据,经过光谱预处理,并比较选择最佳预处理方法、最佳光谱波段范围和最佳主成分数,采用偏最小二乘法(PLS)建立阴香叶片精油中右旋龙脑含量近红外光谱模型。结果表明:采用一阶导数-标准正态变量转换法(FD-SNV)对光谱进行预处理且当最佳主成分数为16时,得到最优模型,其校正集均方根误差(RMSEC)为7.4071,校正集相关系数(R_(C))为0.9314,交互验证集均方根误差(RMSEV)为13.4822,交互验证集相关系数(R_(V))为0.7759。说明预测值与测量值具有显著的相关性,该预测模型具有一定的准确性,可以用于阴香叶片精油中右旋龙脑含量进行快速预测。

龙脑樟有性繁殖后代叶油分析

目的分析龙脑樟有性繁殖后代变异情况。方法以龙脑樟有性繁殖后代的3个月和12个月实生苗为材料,对其叶片的挥发油进行GC和GC-MS分析,以主要的9个成分的相对百分含量为指标对样本进行聚类,并对主要成分进行相关性分析。结果栽培3个月的幼苗产生2种化学型,即黄樟油素型和丁香酚甲醚型;栽培12个月的幼苗成分较栽培3个月的幼苗成分复杂,形成了龙脑型,同时形成了樟脑型、桉油素型、异橙花叔醇型。结论龙脑樟有性繁殖后代会发生化学变异,其中只有60%保持了母本特性。

龙脑型阴香可蒸生物量预测模型研究

龙脑型阴香(Cinnamomum burmannii chvar.borneol)矮林经营中,企业和农户需预估可蒸生物量,以便根据加工能力合理安排采收面积。研究以3~5年生龙脑型阴香矮林为对象,按照企业收购标准,统一以120 cm为截顶高度、下部枝条全部保留的方法开展采收测定,在同一试验林中,分别在3.5 a生林龄生长期为1 a时和5.5 a生林龄生长期为2 a时测定树高、胸径、冠幅、分枝数和可蒸生物量5个性状。以线性和非线性的方法拟合单株可蒸生物量模型,用R^2、RMSE、AIC、BIC等指标评价并筛选出最佳模型,筛选结果是2 a生长期最优线性和非线性模型分别DB=0.625H+0.076HDD,DB=0.091HDD+0.000?017?8HDD^2,1 a生长期的分别是DB=-1.646H-2.734D+4.134C+1.252HD,DB=-1.356 H+0.907H^2。4个模型在实际应用中估算的相对误差分别是16.680%、14.107%、2.036% 和 20.543%。企业可依模型估算可蒸生物量,合理安排采收面积。

龙脑型阴香轻基质扦插中不同激素效果比较研究

龙脑樟原料林培育导致龙脑型阴香Cinnamomum burmannii chvar.borneol优良无性系苗木市场需求旺盛,而扦插育苗是目前培育低成本无性苗木的唯一方式。研究以轻基质为扦插基质,应用2种不同的生根促进剂开展扦插育苗技术研究。结果表明:采用轻基质扦插龙脑型阴香,可以获得57.87%以上的扦插成活率,利用生根剂处理插穗,成活率可提高13.59个百分点,选用的2种生根剂(自配生根粉和强效生根壮苗剂)处理效果无显著差异,平均成活率分别为71.11%和71.91%,表明以轻基质培育龙脑型阴香扦插苗是可行的,但成活率仍有提高的空间,相关配套技术需要继续深入开展研究。

龙脑樟扦插繁育试验技术研究

为了解基质、扦插时间、激素对龙脑樟扦插的影响,对龙脑樟进行不同基质、不同扦插时间、不同激素种类、激素浓度及浸泡时间的扦插试验。结果表明:夏初枝条刚木质化或半木质化时,以黄心土为基质,用100 mg/kg的ABT1号浸泡插穗1.5 h扦插效果最好,成活率可达87%以上。

乙草胺在龙脑樟大田扦插育苗中的应用

龙脑樟大田扦插育苗是龙脑樟良种快繁的主要途径,但因圃地杂草繁生,影响龙脑樟扦插成活率并提高生产成本。本研究以龙脑樟当年生穗条为材料,研究除草剂乙草胺对龙脑樟扦插圃地的除草效果以及对插穗生根及生长的影响,结果表明:对圃地土壤表面喷雾2 000倍乙草胺50%乳油剂并覆盖2 cm厚黄心土的除草效果要显著优于仅用2 000倍乙草胺50%乳油剂不覆土以及直接在圃地扦插这两个处理,90 d后其除草率仍达到91.6%;另外,喷洒乙草胺并覆土的处理还显著的提高了插穗的生根率及生长速度,90 d后生根率由不做任何处理的46.3%提高到93%,100 d后苗高由不做任何处理的8.67 cm提高到17 cm。说明该方法不仅可以有效解决圃地杂草,而且还使龙脑樟插穗的生根率及生长速度得到提高,为龙脑樟的快速育苗开辟了新途径。

龙脑型阴香叶片精油得率影响因素研究

结合企业生产实际,以提高精油得率为目标,采用水蒸气蒸馏法,研究叶片采摘季节、叶片鲜度、叶片浸泡时间和破碎处理以及不同的蒸馏方法对龙脑型阴香(Cinnamomum burmannii chvar.borneol)精油得率的影响,结果表明在10-12月至次年1月采叶,以新鲜叶片,叶片不需浸泡和简单破碎处理,采用隔水蒸馏法可以获得较高的精油得率。

龙脑樟叶片光合特性对氮磷钾肥的响应

通过"3414"不完全正交回归设计,研究氮磷钾肥对龙脑樟矮林光合特性的影响,以确定其生长发育最佳的施肥处理。结果表明随着氮磷钾肥单一施肥量的增加,龙脑樟叶片的叶绿素含量(Chl)、净光合速率(Pn)和胞间CO2浓度(Ci)均呈现"先增大后减小"的变化趋势;适宜的氮(N100 g/株)、磷(P2O5140 g/株)、钾(K2O 60g/株)用量及其配施能够明显增加龙脑樟的Chl和Pn,其中Pn受氮肥施用量的影响更大;氮、磷、钾肥之间交互效应不明显。通过龙脑樟光响应曲线拟合分析可知,在一定范围内,随着施肥量增加,龙脑樟的最大净光合速率(Amax)、光饱和点(LSP)和表观量子效率(AQY)均升高,而光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(Rd)均降低,有利于龙脑樟叶片光合产物的积累,加快龙脑樟的生长发育。

龙脑型阴香截顶采收技术研究

以2年生龙脑型阴香Cinnamomum burmannii chvar. Borneol幼林为研究对象,开展截顶采收技术试验,试验设置4个截顶高度,每个截顶高度内又采用3种下部枝条处理模式。通过对2个年度3次调查数据进行分析,结果表明树高、地径、冠幅和可蒸生物量4个性状不同区组间本底差异不大,处理后4个性状不同处理间差异显著加大,且均达极显著水平;多重比较也从本底的2个DUNNCAN分组提升至3～4个分组,且可以看出随着截干高度的提升,4个性状指标逐渐提升;在留枝方面,保留枝条越少,4个性状指标数值越小。因此,采收以120 cm高度截顶后保留下部枝条(H4-T1组合)为最佳处理。

龙脑型阴香造林密度与施肥试验研究

开展龙脑型阴香(Cinnamomum burmannii chvar. Borneol)造林初植密度和施肥试验,3 a生试验林分析结果表明,不同密度和不同施肥处理对龙脑型阴香的生长(树高、地径和冠幅)有着显著的影响,而且在主效因子(密度)、副效因子(施肥)以及两者的交互作用上均达到极显著差异(P<0.01),说明采用不同密度以及不同的施肥处理可调节林分生长,选择合适的处理组合可提高林分生长量。初步结论认为营建龙脑型阴香原料林其初植密度以株行距1.5 m×2.0 m为宜,即3 330株/hm^2且以复合肥(N:P:K=15:15:15)作基肥和追肥(即试验的D2F1组合),可在幼林期间可以获得较高的生长量。

不同产地龙脑樟叶挥发油成分的GC-MS分析

目的:分析比较江西吉安、湖南新晃、浙江淳安、福建厦门4个产地龙脑樟叶挥发油的化学成分。方法:采用水蒸气蒸馏法提取龙脑樟叶挥发油,运用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)对其化学成分进行分析。结果:江西吉安产龙脑樟叶挥发油共鉴定出44种成分,占总含量的99.16%,其中右旋龙脑占53.17%;湖南新晃产龙脑樟叶挥发油共鉴定出33种成分,占总含量的97.84%,其中右旋龙脑占32.71%;浙江淳安产龙脑樟叶挥发油共鉴定出34种成分,占总含量的98.1%,其中右旋龙脑占41.89%;福建厦门产龙脑樟叶挥发油共鉴定出25种成分,占总含量的99.58%,其中右旋龙脑占60.74%。结论:不同产地龙脑樟叶挥发油成分在组成和含量上有一定的差异。

龙脑樟中内生真菌bn12分子鉴定及挥发性代谢产物分析

目的:对龙脑樟中内生真菌bn12菌种进行鉴定,并对其的挥发性代谢产物进行分析。方法:采用形态学结合ITS序列分析法对菌种进行鉴定,采用GC-MS对挥发油成分进行分析。结果:内生真菌bn12的ITS序列与格孢菌目Pleospora-les中格孢菌科Pleosporaceae的真菌相似度最大,并且与Cochliobolus nisikadoi ITS序列同源性比较高;龙脑樟内生真菌bn12的挥发性代谢产物中含有龙脑以及大量的吲哚类物质。结论:内生真菌bn12属于座囊菌纲的格孢菌科真菌,具有产生龙脑的能力。

气相色谱-质谱联用同时测定龙脑樟鲜叶中右旋龙脑、樟脑及异龙脑的含量

目的建立气相色谱-质谱(GC-MS)联用同时测定龙脑樟鲜叶中右旋龙脑、樟脑及异龙脑含量的方法。方法采用超声辅助水蒸气蒸馏法提取龙脑樟鲜叶,60%乙醇重结晶,GC-MS法测定右旋龙脑、樟脑及异龙脑的含量。色谱条件:色谱柱为石英毛细管柱(30.00 m×250.00μm×0.25μm),载气为高纯氦气,纯度≥99.999%,进样量1μL,柱温从60℃开始程序升温,流速1 mL/min,进样口温度280℃。质谱条件:电子能量70 eV,离子源温度230℃,溶剂切除时间5.0 min,扫描范围50～650 m/z,扫描模式为全扫描。结果右旋龙脑、樟脑及异龙脑的回归方程分别为Y=2.0×10~8X+1.0×10~8(r=0.999 9),Y=7.0×107X-3.0×107(r=0.999 9),Y=8.0×107X-8. 0×107(r=0.999 9),表明三者分别在0.03～0.27μg,0.06～0.48μg,0.05～0.36μg范围内线性关系良好。三者的平均回收率分别为96. 32%,95. 49%和97. 51%,RSD分别为1. 92%,0.85%和1.87%。从龙脑樟鲜叶中提取纯化后的右旋龙脑含量百分比均在98.09%以上,樟脑含量百分比较低,不含异龙脑。结论该法操作简便、准确,灵敏度、精密度高,分析速度快,可作为龙脑樟药材的质量控制,并为龙脑樟药材的综合利用提供了科学依据。