保护植物太行菊属在中国的潜在适生区预测

为分析太行菊属(Opisthopappus)植物在中国的地理分布及影响因素,利用最大熵模型(MaxEnt)和ArcGIS软件预测太行菊属植物在中国的潜在适宜分布区。结果显示,太行菊属植物主要分布在河南、河北及山西三省交界处,适生区分布范围为31.5°—40.5°N、112.5°—120.3°E,适生区总面积为21.86万km2,运用刀切法(Jackknife)计算各环境变量对太行菊属植物分布的影响,最冷季度平均温度、年降水量、昼夜温差与年温差比值、温度季节性变化标准差、最冷月分最低温度和最干季节平均温度6个环境变量是影响太行菊属植物分布的主要因素。MaxEnt模型AUC值为0.994,表明模型预测结果极好。未来气候情景变化下,太行菊属植物的潜在适生区面积将逐渐减少,建议相关部门给予高度重视,并积极采取有效的保护措施。

太行菊属植物花粉形态研究

以采自河北、河南、山西太行菊属2种植物17个种群的花粉为实验材料,利用扫描电镜对其形态进行系统观察和比较,并进行聚类分析,探讨太行菊属植物的演化进程路线。结果显示:(1)太行菊属花粉为单粒花粉,球形或近球形,极面观三裂圆形,具3孔沟。(2)扫描电子显微镜下花粉外壁纹饰以刺-颗粒状复合纹饰为主,刺基部膨大,体积较小属小型花粉。(3)聚类分析及花粉形态的演化规律分析结果显示,长裂太行菊种群花粉在刺长刺密度、网眼密度、萌发孔深度等方面都较太行菊种群进化,是太行菊属中较为进化的一个种。研究表明,太行菊属植物可能最初起源于河南中部,在随后的进化过程中,向北发展到河北地区,沿西北进入山西地区。

太行菊不同器官中绿原酸和4种黄酮类物质含量研究

为深入研究我国特有植物太行菊,采用高效液相色谱法(HPLC),以ZORBAX Eclipse XDB-C18(4.6×150 mm,5μm)为分析柱,甲醇-0.01%磷酸水溶液梯度洗脱,流速1.0 mL/min,检测波长254 nm,柱温25℃;对太行菊和传统药用野菊不同器官的绿原酸、芦丁、槲皮素、木犀草素、芹菜素含量进行测定。此外,以芦丁为对照品,采用硝酸铝络合紫外分光光度法,以没食子酸为对照品,采用福林酚法,分别对太行菊和野菊不同器官中总黄酮和总多酚的含量进行研究。结果表明,基于上述HPLC检测方法,五种化合物的质量浓度在5.94～178.2、4.36～130.8、8.96～268.8、4.08～122.4、2.98～25.33 mg/L范围内与峰面积线性关系良好,相关系数r均大于0.9993,方法的精密度、重复性、稳定性及平均加样回收率试验结果均满足分析要求。太行菊叶中五种化合物的总含量高于其花、茎和野菊对应器官,与太行菊和野菊不同器官中总黄酮和总多酚含量分析结果一致。因此,太行菊整个植株,尤其是叶和花的开发利用潜力显著。

太行菊DNA提取和ISSR标记的筛选与优化

为了探索太行菊DNA的适宜提取方法,获得适用于太行菊的ISSR标记,以太行菊为试验材料,采用常规CTAB法、改良CTAB法和SDS法提取太行菊总DNA,利用提取的太行菊DNA对ISSR引物进行了筛选和优化。结果表明,改良CTAB法提取的DNA产率高且稳定,无明显降解,杂质少。以改良CTAB法提取的DNA为模板,应用ISSR引物对总DNA进行扩增,进而从测试的50条ISSR引物中选出了扩增效率高,条带丰富的15条引物。通过设置温度梯度对每条引物的反应条件进行了优化。最后,使用引物UBC848对部分群体样品进行检测,得到了效果稳定、重复性好的扩增结果。上述结果表明,通过温度梯度筛选出的ISSR引物适用于太行菊的群体遗传学研究。

太行菊细胞悬浮培养体系的建立

以太行菊（Opisthopappus taihangensis）作为试材,进行了细胞悬浮培养的初步探讨.结果表明,试管苗茎段诱导愈伤组织最适培养基配方为MS＋6-BA2.0 mg·L-1＋NAA0.5 mg·L-1＋2,4-D 1.0 mg·L-1,诱导出的愈伤组织生长迅速,且排列紧密质地松软适合进行细胞悬浮培养.将获得的愈伤组织在液体培养基MS＋6-BA 2.0mg·L-1＋2,4-D 0.5 mg·L-1中震荡培养,建立细胞悬浮体系.悬浮细胞的生长曲线呈抛物线型,初期增长缓慢,4~6 d进入对数增长期,6 d以后由于培养基中营养物质的消耗和pH值的下降,细胞生长迅速下降.

太行菊和野菊不同器官醇提液抗氧化活性比较研究

产地群众反映我国特有植物太行菊茶饮或药用效果远优于其近缘属的传统药食兼用野菊,为深入研究太行菊,本文比较研究太行菊和野菊不同器官醇提液的抗氧化活性,紫外-可见吸收光谱特性以及抗氧化活性与总黄酮和多酚含量的相关性。结果表明,太行菊和野菊醇提液均有一定抗氧化活性,在一定质量浓度范围,存在剂量效应关系,活性与提取温度相关;太行菊各器官提取液抗氧化活性,紫外-可见光谱吸收峰及总黄酮和多酚含量高于野菊对应器官;相关性分析结果显示,总黄酮和多酚对菊试样抗氧化活性有较大贡献,ABTS和DPPH两种抗氧化活性评价方法间存在较高相关性。太行菊较于野菊可能具有更好的保健或药用功效,有待合理开发利用。

濒危植物太行菊组织培养及快繁技术研究

研究旨在建立一种珍惜濒危植物太行菊的高效再生方法,为工厂化生产提供理论基础。以MS为基本培养基,用不同激素组合对太行菊无菌苗的叶片和茎段离体培养及植株再生、炼苗移栽等过程进行研究。结果表明,太行菊的叶片分化不定芽比茎段难,茎段最适合作为外植体进行愈伤组织的诱导及不定芽分化;筛选出了最佳培养基MS+6-BA 1.0 mg/L+NAA 0.1 mg/L,在此培养基中,茎段外植体可一步成苗,不需转换培养基即可完成愈伤组织的诱导分化及不定芽增殖过程;最佳生根培养基为1/2MS+NAA 0.2 mg/L;再生苗在花园土中移栽成活率可达80%。研究简化了培养流程,建立了太行菊一步式高效再生体系。

无机盐用量调整对太行菊不定芽增殖与生长的影响

以太行菊不定芽为材料,通过调整MS培养基中大量元素、微量元素、铁盐、Ca2+、K+的用量与配比,研究MS培养基不同的无机盐用量水平对太行菊不定芽增殖和生长的影响。结果表明,太行菊不定芽的增殖与生长适应较高含量的MS大量元素,降低培养基中的MS大量元素用量,不定芽分化数量减少,增殖系数降低,并且不定芽长势弱,叶片出现黄枯。单独加倍MS培养基中的K+(KNO3与KH2PO4)含量,可促进太行菊不定芽的增殖与生长,不定芽增殖系数明显高于对照及其他处理。增加或降低MS培养基中的Ca2+含量,对太行菊不定芽的增殖与生长影响不大;去掉培养基中的微量元素,不定芽的增殖与生长明显受到抑制,不定芽分化数量减少,且不定芽的叶片枯死严重。减半培养基中的铁盐含量,对不定芽的生长影响较小;但加倍培养基中的铁盐含量,对不定芽的增殖和生长均产生强烈的抑制作用。

MS培养基成分调整对太行菊不定芽增殖与生长的影响

以太行菊不定芽为材料,通过调整MS基本培养基中的无机盐、有机物质与蔗糖的用量,研究MS培养基成分的变化对太行菊不定芽增殖和生长的影响.结果表明:与单独加倍KNO_3或KH_2PO_4用量相比,同时加倍MS培养基中KNO_3与KH_2PO_4用量更有利于太行菊不定芽的增殖与生长,不定芽分化数量多,增殖系数高;培养基中NH_4NO_3用量加倍,对太行菊不定芽增殖与生长并无明显的促进作用,不定芽生长较差,叶片扁平且小.去除MS培养基中的微量元素或用N6的微量元素代替MS培养基中的微量元素,致使太行菊不定芽分化数量减少.培养基中蔗糖质量分数过小或过大对太行菊不定芽的增殖与生长均不利,不定芽分化数量减少,增殖效率降低.综合而言,适宜太行菊不定芽增殖与生长的培养基是改良MS(KNO_3与KH_2PO_4用量加倍)+6-BA(0.4 mg/L)+NAA(0.1 mg/L)+蔗糖(质量分数为2%).

太行菊SRAP-PCR反应体系的建立与优化

相关序列扩增多态性(SRAP)是一种新发展起来的分子标记技术,在太行菊中还未见相关的报道。为建立优化适合太行菊SRAP分析的扩增体系,以太行菊DNA为模板,对影响SRAP-PCR反应体系的5个重要参数设置梯度进行单因素实验分析,以确定最佳的反应条件。经过大量的重复性实验确定了适合太行菊SRPA-PCR反应体系:20μL的反应体系中,模板DNA量50ng,1.25mmol/L的Mg2+浓度,0.5μmol/L的上下游引物,0.2mmol/L的dNTPs以及Taq酶1U。该体系在太行菊个体中均能扩增出清晰稳定的条带,为后续的太行菊遗传多样性分析奠定了基础。

不同激素配比对太行菊不定芽增殖与生长的影响

以太行菊无菌不定芽为材料,改良MS(KNO3与KH2PO4用量加倍,其他成分维持不变)为基本培养基,通过添加不同种类(6-BA、NAA、KT、IBA)与用量的植物激素,研究了不同植物激素配比对太行菊不定芽增殖和生长的影响.结果表明:细胞分裂素6-BA较KT,生长素NAA较IBA更适宜太行菊不定芽的增殖与生长培养;培养基中6-BA与NAA不同质量浓度的组合对太行菊不定芽的增殖与生长产生较大的影响,当配以0.05 mg/L的NAA时,0.2 mg/L的6-BA较适宜太行菊不定芽的分化与增殖,而0.1 mg/L的6-BA较适合太行菊不定芽的生长和小苗的形成.

崖壁植物太行菊与长裂太行菊全基因组大小及特征分析

太行菊(Opisthopappus taihangensis)、长裂太行菊(O.longilobus),为太行山特有多年生崖壁草本植物,菊科(Compositae)重要野生资源,具有较高的经济与生态价值。为确定适合两物种的全基因组测序策略,该研究利用流式细胞法和高通量测序技术,分析两物种基因组大小、杂合率、重复序列及GC含量等信息。结果表明:(1)流式细胞法估算太行菊基因组大小约为2.1 Gb,长裂太行菊基因组大小约为2.4 Gb。(2)高通量测序修正后太行菊基因组大小为3.13 Gb,重复序列比例为84.35%,杂合度为0.99%,GC含量为36.56%;长裂太行菊基因组为3.18 Gb,重复序列比例为83.83%,杂合度为1.17%,GC含量为36.62%。(3)初步组装后GC含量分布及平均深度存在异常,出现分层现象,可能是两物种基因组杂合率较高所致。综上结果表明,太行菊、长裂太行菊均属于高重复、高杂合、大基因组的复杂基因组,建议使用Illumina+PacBio测序组装策略,进行全基因组测序分析。

太行菊属与菊属亚菊属远缘杂交试验初报

以太行菊属的太行菊与菊属、亚菊属以及F11(矶菊×毛华菊)、F12(矶菊×毛华菊)作为远缘杂交的亲本,计20个杂交组合,共获得2063粒种子,694株幼苗,经过形态学鉴定,初步筛选出23株杂种苗,分别为太行菊×异色菊、太行菊×野菊、太行菊×甘菊、甘菊×太行菊、太行菊×亚菊、亚菊×太行菊的杂交种。

均匀设计优化太行菊SRAP-PCR反应体系

为探索适宜太行菊的SRAP-PCR反应体系,采用两轮均匀设计试验,对SRAP-PCR反应体系中模板DNA、引物和2×Taq MasterMix的用量进行优化。结果表明:在10μL SRAP-PCR反应体系中,含模板DNA 1.3μL,正反引物0.35μL,2×Taq MasterMix 5.3μL。在此最佳条件下,利用Me1/em4引物对11株太行菊扩增的条带清晰、多态性好,表明此反应条件适合于太行菊的SRAP-PCR反应体系。

太行菊的性状及显微鉴别研究

目的研究太行菊的性状和显微特征,为其原植物鉴别和药材质量标准提供参考。方法采用性状及显微鉴定方法对太行菊根、茎、叶柄的横切面及粉末的显微特征进行研究。结果太行菊的茎细圆柱状,弧状弯曲;叶二回羽状全裂,末回裂片狭窄;头状花序总苞浅盘状,具舌状花和管状花,冠毛芒片状且全部集中在瘦果背面顶端。根、茎及叶柄横切面可见油管,非腺毛呈T型,可见鞋底状腺鳞;花粉粒近球形,外壁表面具刺状突起,具3孔沟。结论获得了太行菊的性状及显微特征,可为其物种鉴别和药材质量标准制订提供依据。

太行菊和芙蓉菊花粉母细胞减数分裂过程

对太行菊和芙蓉菊花粉母细胞减数分裂过程进行了研究。结果表明:太行菊和芙蓉菊减数分裂过程基本正常,为同时型胞质分裂。减数分裂中期Ⅰ染色体基本构型为9个二价体,其中太行菊和芙蓉菊每个花粉母细胞(PMC)平均染色体配对构型分别为0.05Ⅰ+8.92Ⅱ+0.03Ⅳ和0.04Ⅰ+8.61Ⅱ+0.02Ⅲ+0.17Ⅳ;部分花粉母细胞后期Ⅰ和后期Ⅱ及末期Ⅰ和末期Ⅱ发现有染色体桥、落后染色体、微核及不同步分裂等减数分裂异常现象。

太行菊属植物根际土壤微生物多样性初步研究

太行菊属有太行菊[Opisthopappus taihangensis(Ling)Shih]和长裂太行菊(Opisthopappus longilobus Shih)两个种,该属植物仅分布在高海拔地区岩石夹缝中,生存环境较特殊。为了解析太行菊属植物特殊生境的生存机制,对野生条件下的长裂太行菊和太行菊根际土壤的pH、碱解氮、速效磷和速效钾含量进行检测,并对根际微生物进行高通量测序分析。结果表明,供试土样pH近中性,可利用碱解氮、速效磷和速效钾含量较低,土壤较为贫瘠。根际微生物高通量测序显示,放线菌门为太行菊和长裂太行菊根际土壤的优势细菌门,子囊菌门是优势真菌门。太行菊根际细菌多样性指数均大于长裂太行菊,而其根际真菌多样性指数均小于长裂太行菊。长裂太行菊的氮循环、碳循环和光合功能微生物的丰富度均高于太行菊,而太行菊的抗逆功能微生物的丰富度高于长裂太行菊。太行菊和长裂太行菊的根际细菌和真菌多样性与土壤pH、碱解氮、速效磷、速效钾含量均存在显著或极显著负相关。研究结果为太行菊属植物特殊生境生态适应机制研究及其科学保护和开发利用提供理论基础。

太行菊黄酮对α-葡萄糖苷酶活性的抑制作用

为研究太行菊醇提物不同极性萃取相中黄酮对α-葡萄糖苷酶活性的影响及其抑制作用的动力学特征,采用萃取法制得太行菊黄酮的乙酸乙酯相、正丁醇相、残余水相和石油醚相,使用体外(PNPG)法建立抑制α-葡萄糖苷酶活性的筛选模型,通过酶促反应动力学绘制Lineweaver-Burk曲线,分析太行菊黄酮对α-葡萄糖苷酶作用的抑制类型。太行菊不同极性萃取物对α-葡萄糖苷酶呈现不同程度的抑制作用,而且抑制活性与黄酮的质量浓度之间呈现明显的剂量效应关系。其中乙酸乙酯相和正丁醇相中黄酮质量分数及α-葡萄糖苷酶抑制活性均显著高于其他萃取相,且高于阿卡波糖,而残余水相和石油醚相中黄酮对α-葡萄糖苷酶的抑制活性低于阿卡波糖。酶抑制活性乙酸乙酯(IC_(50)=1.01 mg/mL)<正丁醇(IC_(50)=1.25 mg/mL)<阿卡波糖(IC_(50)=1.47 mg/mL)<残余水相(IC_(50)=1.77 mg/mL)<石油醚(IC_(50)=2.12 mg/mL)。酶抑制动力学研究发现,乙酸乙酯相和正丁醇相中太行菊黄酮对α-葡萄糖苷酶是混合型抑制类型中竞争与非竞争关系;残余水相和石油醚相中太行菊黄酮对α-葡萄糖苷酶是竞争与反竞争的混合抑制类型。太行菊醇提物不同极性萃取相黄酮均具有一定的α-葡萄糖苷酶的抑制活性,在开发成辅助降血糖的保健食品或药品方面具有良好的潜力,有望将太行菊醇提物乙酸乙酯相和正丁醇相黄酮开发为新型α-葡萄糖苷酶抑制剂。

太行菊组织培养技术研究

以太行菊叶片、叶柄、茎尖和茎段为试材,采用MS培养基,在其中添加不同的激素对太行菊的不同外植体进行培养,研究了濒临灭绝的太行菊再生植株的方法。结果表明:太行菊的叶片、叶柄作为外植体诱导出愈伤组织的诱导率分别为44.44%和44.11%,所需时间较长,而茎尖、茎段作为外植体诱导愈伤组织诱导率分别为48.44%和68.75%,培养时间较短。茎段最适合作为诱导愈伤组织的繁殖材料。为了使茎段能更好的诱导出愈伤组织,课题组又对诱导茎段愈伤组织的激素浓度组合进行了研究,A组:MS+6-BA 1.0 mg·L^(-1)+NAA 0.5 mg·L^(-1)+2,4-D 0.1 mg·L^(-1),B组:MS+6-BA 1.0 mg·L^(-1)+NAA 1.0 mg·L^(-1)+2,4-D 0.1 mg·L^(-1),C组:MS+6-BA 2.0 mg·L^(-1)+NAA 0.5 mg·L^(-1)+2,4-D 0.1 mg·L^(-1),D组:MS+6-BA 2.0 mg·L^(-1)+NAA 1.0 mg·L^(-1)+2,4-D 0.1 mg·L^(-1)。试验表明,C组激素浓度组合最适合太行菊茎段的愈伤组织诱导。35 d后愈伤组织不再增加后进行继代培养,45 d后将植株转移至生根培养基1/2MS+NAA 0.12 mg·L^(-1)中进行生根培养。

长裂太行菊总黄酮提取条件与干燥方法优化

为优化长裂太行菊总黄酮提取条件与干燥方法,以长裂太行菊花为试材,采用亚硝酸钠-氯化铝比色法,测定不同干燥方法的总黄酮含量。结果表明:以体积分数为70%乙醇为提取液、料液比为10:1(mg/mL)、在50℃水浴条件下、1.0h提取2次的方法,为长裂太行菊总黄酮提取的最佳条件。在此条件下,阴干处理的花总黄酮含量显著高于其他烘干处理。