不同产地南方红豆杉各家系幼苗生长、光合生理与株高生长节律的差异分析

为充分了解不同产地南方红豆杉〔Taxus wallichiana var.mairei(Lemée et H.Lév.)L.K.Fu et Nan Li〕各家系幼苗生长、光合生理及株高生长节律的差异,以产自江西分宜(FY)、浙江龙泉(LQ)、福建建瓯(JO)和福建明溪(MX)的20个家系的2年生容器苗为研究对象,对幼苗的株高和地径以及叶片的净光合速率和叶绿素含量进行比较,并对各家系的株高生长进行Logistic拟合回归分析以及拟合曲线参数和株高生长节律参数的计算和分析;在此基础上,分析了不同指标间的相关性并对供试的20个家系进行聚类分析。结果显示:不同产地间南方红豆杉的株高、地径、叶绿素含量和净光合速率均无显著差异,但这些指标在不同家系间均有极显著差异(P<0.01);各家系的株高、地径、净光合速率(Pn)以及叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)和总叶绿素(Chl)含量的最大值较最小值分别高52.99%、29.63%、115.65%、39.81%、30.95%和37.24%。4个产地的株高生长均呈明显的"S型"曲线;各家系的最大生长速率(MGR)、线性生长速率(LGR)、线性生长总量(TLG)和线性生长持续时间(LGD)的最大值较最小值分别高60.00%、61.54%、63.73%和22.73%;从线性生长始期(t1)和线性生长终期(t2)来看,各家系的速生期为5月中旬或下旬至8月上旬。幼苗的株高与MGR、TLG、LGR、地径、Pn、Chlb和Chl等指标均极显著正相关,并与Chla显著正相关,而地径与MGR、TLG、LGR、Pn和Chlb等指标显著正相关,但株高和地径与LGD均无显著相关性。聚类分析结果表明:在欧氏距离10处,供试的20个家系被分成4个类型,其中,第Ⅳ类的6个家系的幼苗生长最佳且生长潜力最高。研究结果表明:不同产地南方红豆杉各家系的遗传变异丰富,且株高和地径生长主要受生长速率的影响;总体来看,家系LQ09、LQ11、FY21、FY26、MX12和MX18的幼苗生长潜力较高,可作为南方红豆杉的优良家系进行推广。

南方红豆杉天然居群叶片的表型性状和氮磷化学计量特征的变异规律

以南方红豆杉〔Taxus wallichiana var.mairei(Lemée et H.Lév.)L.K.Fu et Nan Li〕18个天然居群为研究对象,对叶片的5个表型性状和3个氮磷化学计量指标进行了比较,对各性状和指标及地理-气候因子间的相关性进行了分析,并基于叶片表型性状对18个居群进行了聚类分析。结果显示:南方红豆杉的叶长、叶宽、叶面积、叶周长和叶宽长比的变幅分别为2.32~3.00 cm、0.33~0.48 cm、0.64~1.12 cm^2、5.43~7.03 cm和0.14~0.17;各性状的变异系数为12.79%~29.56%,以叶宽长比的变异系数最大,且在居群间和居群内差异极显著(P<0.01)。叶片的氮含量、磷含量和氮磷比的变幅分别为14.30~20.83 g·kg^(-1)、0.96~1.61 g·kg^(-1)和10.62~22.28;各指标的变异系数为11.13%~20.90%,以氮磷比的变异系数最大,且在居群间差异极显著。5个表型性状在居群内的方差分量百分比均值(51.54%)明显大于居群间(22.88%)。叶长与叶宽长比无显著相关性,其他表型性状间均极显著或显著(P<0.05)正相关;氮磷比与氮含量显著正相关,与磷含量极显著负相关;氮磷比与叶长显著负相关,与叶面积和叶周长显著正相关;叶长、叶面积和叶周长与经度显著负相关,叶宽长比与最热月最高温极显著负相关。在欧氏距离15处,18个居群可聚为2类,其中,第1类的居群大部分位于浙江省和福建省,第2类的居群大部分位于江西省。综合分析结果表明:南方红豆杉天然居群叶片的表型性状和氮磷化学计量指标存在明显的地理变异,且大多为随机变异;叶长、叶面积和叶周长在地理空间上呈现以经度为主的单一变异模式;随经度增大叶片趋于短小,叶片氮磷比越大叶片越宽大;叶片表型性状的变异主要来源于居群内,是遗传和环境共同作用的结果。

艾叶水提物对山东山地丘陵丹参种植区7种主要杂草种子萌发的抑制作用研究

目的:通过种子萌发实验,研究艾叶水提物对山东山地丘陵丹参种植区7种主要杂草种子萌发的抑制作用。方法:蒸馏水提取艾粉得到艾叶水提物,稀释不同浓度后对杂草种子进行处理,在恒温培养箱中观察8 d,记录种子发芽率。结果:艾叶水提物在质量浓度为25 mg·mL^(-1)时对莎草、藜、反枝苋种子的发芽抑制率分别为97.33%、98.00%、100.00%,在质量浓度为50 mg·mL^(-1)时对狗尾草、画眉草、马齿苋、牛筋草种子的发芽抑制率分别为92.67%、94.67%、73.33%、82.00%。结论:艾叶水提物对山东山地丘陵丹参种植区杂草种子萌发有明显的抑制作用,可在丹参苗期杂草未萌发前结合雨天或灌溉等农艺措施撒施适量艾粉以达到生态除草的目的。

野生型金龙胆草核型和亲缘地理结构分析

金龙胆草Conyza blinii H.Lév.为我国云贵川地区重要的中药材,具有良好的消炎,止咳,平喘的功效。为了探究野生金龙胆草居群间的差异及其产生原因,本试验采集了9个不同地区的野生金龙胆草样本,对其进行苦蒿素含量测定、土壤无机元素含量测定、核型分析、叶绿体基因组以及亲缘地理结构分析。结果显示:在这9个居群中,攀枝花地区的野生金龙胆草次生代谢产物苦蒿素含量最高(4.8 mg/g),且该地区土壤Fe元素含量最高(5.52%)。核型分析显示金龙胆草为二倍体,染色体核型公式2n=2x=20=18m+2st。叶绿体基因组的系统进化分析表明,金龙胆草与匙叶紫菀(Aster spathulifolius Maxim.)亲缘关系较近。基于金龙胆草cpDNA的亲缘地理分析结果显示,Hap1为祖先型且金龙胆草经历过种群扩张事件,AMOVA分析显示6.2%的变异来自居群间,93.8%的变异来自居群内,居群间分化程度中等。综上,金龙胆草居群间并无显著的染色体变异,所以种群内部变异和土壤环境因素可能是金龙胆草居群间产生不同程度的苦蒿素含量差异的原因,本研究为金龙胆草野生资源的开发和利用提供理论基础。

基于GIS技术与适地适树理念的南方红豆杉用地优化布局

南方红豆杉是具有重要生态和经济效益的珍稀濒危植物,研究用地优化布局对南方红豆杉的保护和发展工作具有重要意义。本研究以福建省现状林地为研究对象,根据南方红豆杉生长的立地要求,从地形、气候、土壤和社会经济4个方面选取评价因子,在开展南方红豆杉用地适宜性评价的基础上,基于“适地适树”的用地优化布局理念,借助GIS技术进行南方红豆杉用地优化布局。结果表明:福建省南方红豆杉适宜用地面积占评价对象总面积的44.83%,其中高度、中度适宜用地分别占全省南方红豆杉适宜用地总面积的31.31%和59.88%。全省南方红豆杉优先种植区面积为279.72万hm^(2),主要分布在三明市的尤溪、永安、大田、清流、明溪和将乐,南平市的延平、建瓯、顺昌、建阳、政和和邵武,龙岩市的漳平、新罗、武平、连城、上杭和长汀,泉州的德化,福州市的永泰和闽清等县(市、区),可作为福建省优先发展南方红豆杉生产的重点区域。

南方红豆杉内生真菌多样性及内生真菌对紫杉醇和中间产物含量的影响

使用5种分离培养基分离南方红豆杉〔Taxus wallichiana var.mairei(Lemée et H.Lév.)L.K.Fu et N.Li〕根、枝和叶中的内生真菌,并对分离的菌株进行分子鉴定;采用HPLC技术分析不同内生真菌处理组南方红豆杉叶中紫杉醇及中间产物巴卡亭Ⅲ和10-去乙酰基巴卡亭Ⅲ(10-DAB)的含量差异。结果表明:在南方红豆杉的根、枝和叶中共分离到69株内生真菌,隶属于26属36种;Muyocopron Speg.属有15株内生真菌,占分离的内生真菌菌株总数的21.7%,为南方红豆杉内生真菌的优势属。在19个内生真菌处理组南方红豆杉的叶中可同时检测到紫杉醇、巴卡亭Ⅲ和10-DAB,且这些处理组的巴卡亭Ⅲ和10-DAB含量均低于对照组(未喷洒内生真菌诱导子溶液),而紫杉醇含量却存在明显差异。其中,10个内生真菌处理组的紫杉醇含量高于对照组,以Pseudodidymocyrtis lobariellae Flakus,Rodr.Flakus et Etayo处理组的紫杉醇含量最高(0.228 mg·g^(-1)),Gymnopilus luteofolius(Peck)Singer和Coniochaeta hoffmannii(J.F.H.Beyma)Z.U.Khan,Genéet Guarro处理组的紫杉醇含量也较高(分别为0.180和0.139 mg·g^(-1))。重复验证结果表明:与对照组相比,P.lobariellae处理组南方红豆杉叶中紫杉醇含量显著升高,但巴卡亭Ⅲ和10-DAB含量明显下降。研究结果显示:南方红豆杉内生真菌多样性较高,部分内生真菌能够促进南方红豆杉叶中紫杉醇的合成,其中,P.lobariellae、G.luteofolius和C.hoffmannii可作为调控南方红豆杉紫杉醇积累的候选菌。

艾绒的化学成分研究

目的对艾绒的化学成分进行研究。方法采用硅胶、ODS、MCI、Sephadex LH-20和prep HPLC等现代色谱技术对其化学成分进行分离纯化,利用MS、NMR等现代波谱技术鉴定单体化合物结构;采用脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)诱导的小鼠巨噬细胞RAW264.7炎症模型,开展新化合物的抗炎活性评价。结果从艾绒醋酸乙酯提取物中分离得到13个化合物,分别鉴定为(4S,5S)-5-[(R)-5'-hydroxy-2'-methyl-3'-oxocyclopent-1'-en-1'-yl]-3-methylene-4-(3-oxobutyl)dihydrofuran-2(3H)-one(1)、iso-seco-tanapartholide(2)、3-methoxy-tanapartholide(3)、3-acetyl-iso-seco-tanapartholide(4)、甲基条叶蓟素(5)、圣草酚(6)、泽兰黄素(7)、半齿泽兰素(8)、茵陈色原酮(9)、矢车菊黄素(10)、柚皮素(11)、高圣草酚(12)、异泽兰黄素(13)。化合物1能够抑制LPS诱导的RAW264.7细胞中NO的生成量,半数抑制浓度(median inhibition concentration,IC_(50))值为(31.15±2.30)μmol/L。结论化合物1为新化合物,并命名为1R-长叶艾菊内酯,化合物4为首次从菊科植物中分离得到;化合物1具有一定的抗炎活性。

四川道地中药金龙胆草叶片转录组特性研究

本研究以道地药材金龙胆草叶片为研究对象,利用Illumina Hi Seq 2500高通量测序技术构建了金龙胆草转录组数据库,获得了42 903 527条Reads数据,通过与Nr、GO、COG、KOG、KEGG等数据库比对,最终获得了38 199个具有注释信息的Unigenes。其中以KEGG数据库为参考,依据代谢通路将Unigenes分成117类,包括萜类骨干合成、二萜类合成、黄酮类化合物生物合成及聚糖生物合成等路径,分别有99,23,161及70个Unigenes映射到上述途径,这些Unigenes可能参与金龙胆草主要活性成分三萜皂苷、特征成分苦蒿素、金龙胆草黄酮及金龙胆草多糖的生物合成。金龙胆草转录组测序工作的完成,极大地扩充了金龙胆草的基因资源,为药用功能基因的发掘与利用、遗传改良及有效成分含量的提高等研究奠定基础。

金龙胆草产苦蒿素内生真菌的筛选鉴定

金龙胆草是中国西南地区传统道地药材,含有特征化合物苦蒿素,但由于药材资源稀缺,该方面的研究一直停滞不前。本研究从金龙胆草内生真菌出发,试图通过研究金龙胆草内生真菌来发现是否具有产苦蒿素的内生真菌。本研究从野生金龙胆草中分离得到22株内生真菌,其中叶中分离得到12株真菌,茎中分离得到10株内生真菌。将各株真菌发酵后,将发酵液萃取浓缩后,利用苦蒿素作为标品,利用HPLC技术检测各发酵液中苦蒿素的产生情况,成功筛选到菌株CBL12具有产苦蒿素的能力,经形态学鉴定和分子生物学ITS序列分析将菌株CBL12鉴定为Xylariales。本研究分离得到产苦蒿素的内生真菌,将极大的促进苦蒿素研究与开发,为金龙胆草中药现代化发展提供一定的理论基础。

毛重楼叶绿体基因组序列特征及其系统发育分析

目的获取毛重楼Paris mairei叶绿体基因组信息特征并对其系统位置进行研究。方法采用Illumination测序技术对毛重楼叶绿体基因组进行测序,对其进行组装、注释和特征分析,并构建最大似然(maximum likelihood,ML)系统发育树。结果毛重楼叶绿体基因组大小为163918 bp,总GC含量为37.05%,大单拷贝区(large single-copy,LSC)、小单拷贝区(small single-copy region,SSC)分别为84173、13054 bp,反向互补重复区(inverted repeats,IR)大小为33296 bp,共编码113个基因,包括79个蛋白质编码基因,30个tRNA基因和4个rRNA基因。在系统进化树中,重楼属Paris L.与藜芦科(Melanthiaceae Batsch ex Borkh.)关系较近,与百合科(Liliaceae Juss.)关系较远。结论LSC区和SSC区序列变异高于IR区;相较于重楼属,毛重楼与蚤休组的亲缘关系最近,应将毛重楼归属为蚤休组;相较于百合科,毛重楼与藜芦科藜芦属亲缘关系更近,应将蚤休组从百合科中独立,归属为藜芦科。

美丽芍药叶绿体全基因组解析及系统发育分析

本研究利用Illumina HiSeq X Ten测序平台对芍药属药用植物美丽芍药进行了叶绿体全基因组测序,通过生物信息学分析方法进行序列组装、注释和特征解析,并将其与芍药属其他11种植物的叶绿体全基因组进行了比较基因组学和系统发育分析。结果显示,美丽芍药叶绿体基因组全长152 731 bp, GC含量为38.4%,具有被子植物叶绿体基因组典型的四分体结构,包括一个大单拷贝区(large single copy, LSC)、一个小单拷贝区(small single copy, SSC)和一对反向重复区(inverted repeat sequence, IRa/IRb),长度分别为84 402、16 969和25 680 bp;共注释得到136个基因,包括90个蛋白编码基因, 38个tRNA基因和8个rRNA基因,其中7个蛋白编码基因、7个tRNA基因和4个rRNA基因分别在反向重复区发生了一次重复;此外,在美丽芍药叶绿体基因组中共检测出28个散在重复序列(dispersed repeats)、10个串联重复序列(tandem repeats)和64个简单重复序列(simple sequence repeats, SSRs)。芍药属12个物种的叶绿体基因组在大小、基因组成和排列顺序、GC含量等方面高度保守;同时,非编码区(包括基因间区和内含子)序列的种间变异高于蛋白编码基因序列, LSC区和SSC区序列变异高于IR区。系统发育分析结果以100%的支持率支持美丽芍药与芍药、草芍药和川赤芍共同构成一个单系分支,并与芍药亲缘关系最近。本研究首次报道了美丽芍药叶绿体全基因组,对其序列变异及结构特征进行了解析,并基于叶绿体全基因组序列构建系统发育树,明确了美丽芍药在芍药属内的系统发育位置,研究结果将为美丽芍药的保护遗传学和资源开发利用等研究提供理论基础。

金龙胆草油菜素内酯合成途径C-23羟化酶基因的克隆及分析

油菜素内酯具有促进植物生长、增加产量和提高植物抗逆性等作用。本研究以中草药金龙胆草(Conyza blinii)为研究对象,克隆分析其油菜素内酯合成途径C-23羟化酶(CYP90C1/ROT3)基因。根据金龙胆草叶片转录组数据,克隆获得了一条全长1512 bp的ROT3基因cDNA序列,编码504个氨基酸,命名为CbROT3,GenBank登录号为KX907782;通过生物信息学工具分析其分子特征表明CbROT3氨基酸序列与向日葵(Helianthus annuus)ROT3的相似性达87%,系统进化树分析结果也与之相吻合;该基因蛋白相对分子质量为57.51 kD,等电点为7.59,为亲水性蛋白,具有一个跨膜结构,无信号肽序列;摸索其原核表达条件,发现在22℃、0.6 mmol/L异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(isopropyl-beta-D-thiogalactopyranoside,IPTG)诱导条件下可获得最大量的可溶性目的蛋白。本研究结果对提高金龙胆草内源油菜素内酯含量,调控金龙胆草生长发育和增加金龙胆草抗逆性提供理论依据。

金龙胆草提取液体外抑菌活性分析

金龙胆草是传统道地中药材,但目前受到材料来源不足的限制,其应用和研究均受到很大限制,为更好地开发和应用该道地中药材,本研究以实验室野生金龙胆草和组培金龙胆草出发,分别采用热水浴和索式提取法对金龙胆草有效成份进行了提取和体外抑菌活性研究。结果表明,热水浴浸提法的抑菌效果优于索式提取法,均表现出对金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌这类革兰氏阳性菌有很好的抑制效果,最小抑菌浓度分别达到12.5 mg/mL和50 mg/mL。野生型提取液和组培型的提取液体外抑菌比较实验显示,野生型金龙胆草的抑菌效果要显著优于组培型金龙胆草提取液。这将为金龙胆草作为中药抗菌药的合理利用提供一定的指导作用,同时为减少抗生素的滥用造成的环境污染作出一定的贡献。