药用植物穿心莲离体培养技术及其应用研究进展

穿心莲为我国重要的南药之一,用于清热解毒、凉血消肿,其主要活性成分穿心莲内酯具有抗癌、抗HIV病毒、抗炎、保肝等功效。然而,穿心莲内酯人工合成难度较大,主要从人工栽培的植物原料中提取,栽培植物原料的质量因受土壤、气候、水肥管理等各种因素的影响而参差不齐,穿心莲生长周期长且占用土地资源。植物离体培养技术在种苗快繁及活性成分积累等方面都具有显著优势,是实现穿心莲活性成分快速、高效生产的重要途径之一。穿心莲组织离体再生技术体系日益完善,从外植体到完整植株的组织离体再生技术日渐成熟,已在种苗繁育、倍性育种等方面有了一定的应用。同时,在穿心莲愈伤组织培养、细胞悬浮培养、不定根培养、毛状根培养过程中,通过优化培养条件和使用适宜的诱导子可大幅增加培养物中穿心莲内酯等活性成分的积累。该文分别从穿心莲组织、细胞、不定根及毛状根培养等方面,全面系统地综述了近年来国内外关于穿心莲离体培养技术以及其生产穿心莲内酯的研究进展,以期促进穿心莲离体培养技术的发展与应用,为离体生产穿心莲内酯的研究提供参考。此外,还提出了未来在穿心莲离体培养技术及通过该技术生产穿心莲内酯的研究中需重点关注的3个方面:(1)熟化完善穿心莲组织离体再生技术体系,建立全面系统的评价体系;(2)优化培养条件和高效诱导子联用,进一步提高穿心莲内酯等重要活性成分产量;(3)开展通过细胞悬浮培养技术生产穿心莲内酯的生物反应器培养研究。

瑶药小钻的特征图谱及其安五脂素含量和抗炎活性研究

目的 建立瑶药小钻特征图谱及其主要成分安五脂素含量测定方法,并评价安五脂素抗炎活性。方法 采用高效液相色谱法,以乙腈-0.5%磷酸溶液为流动相进行梯度洗脱,采用《中药色谱指纹图谱相似度评价系统(2012版)》建立小钻药材的特征图谱和进行相似度评价,并测定小钻中安五脂素含量。以脂多糖诱导的RAW264.7巨噬细胞为炎症细胞模型,考察安五脂素对细胞上清液中肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白细胞介素1β(IL-1β)、IL-6水平的影响。结果 10批小钻样品的特征图谱相似度为0.901~0.994;标定了9个共有峰,指认了3个成分,分别为长南五味子素E、南五味子内酯A、安五脂素;安五脂素的含量为(0.72±0.05)~(1.21±0.03)mg/g(n=3)。0.125~0.5μg/mL的安五脂素可显著降低炎症模型细胞上清液中TNF-α、IL-1β、IL-6水平(P<0.05或P<0.01)。结论 建立了小钻药材HPLC特征图谱及其安五脂素含量测定方法;安五脂素可能是小钻药材发挥抗炎作用的有效成分。

响应面法优化两面针中三种生物碱的回流提取工艺

以两面针为试材,采用响应面法,研究了回流提取时间、提取溶剂浓度和料液比对氯化两面针碱、白屈菜红碱和血根碱提取得率的影响,以期获得两面针中3种生物碱的最佳回流提取工艺,为深入开发利用两面针中的生物碱提供参考依据。结果表明:3种生物碱的最优回流提取条件为提取时间2.4 h·次^(-1)(重复提取2次)、提取溶剂67%乙醇、料液比1∶20 g·mL^(-1),此时氯化两面针碱、白屈菜红碱和血根碱的得率分别为0.381%、0.560%、0.058%。该结果与响应面法预测值接近,说明该研究拟合的3种生物碱响应面回归模型可靠。优化后氯化两面针碱、白屈菜红碱和血根碱的得率分别提高了14%、95%、23%,优化工艺提取效率高,可用于两面针中3种生物碱的制备。

尖尾芋炮制前后质量比较研究

目的:研究尖尾芋炮制前后(尖尾芋生品和米炒尖尾芋)显微结构、薄层色谱、指纹图谱的变化。方法:观察尖尾芋生品及其炮制品药材粉末的显微鉴别特征,采用TLC对尖尾芋生品及其炮制品进行鉴别,采用HPLC法建立尖尾芋生品及其炮制品指纹图谱。结果:尖尾芋经米炒炮制后草酸钙针晶形态、TLC及HPLC指纹图谱均发生明显改变,指纹图谱相似度均大于0.9,归纳出尖尾芋药材10个共有峰,米炒尖尾芋8个共有峰。结论:比较了尖尾芋药材与其制品之间显微、TLC及指纹图谱的差异,为尖尾芋及米炒尖尾宇质量控制提供方法依据。

化橘红挥发油对罗汉果斑枯病菌的抑制作用及机理

采用平板抑菌法结合盆栽防治试验测定化橘红(Citri grandis Exocarpium)挥发油对罗汉果(Siraitia grosvenorii)斑枯病菌(Stagonosporopsis cucurbitacearum)的抑制活性。通过显微观察病原菌菌丝体的形态及测定挥发油处理病原菌菌丝体后处理液的电导率及可溶性蛋白质含量变化情况,探究化橘红挥发油的抑菌机理。平板抑菌结果表明,化橘红挥发油稀释≤1 000倍对罗汉果斑枯病病原菌菌丝生长的抑制率均达100.0%,显著高于80%多菌灵可湿性粉剂稀释1 000倍的抑制率(88.7%)。盆栽试验结果表明,化橘红挥发油稀释1 000倍,45%戊唑·咪鲜胺乳油和10%苯醚甲环唑乳油对罗汉果斑枯病病斑扩展的抑制率均在80.0%以上,且均显著高于80%多菌灵可湿性粉剂的抑制率(70.68%)。显微镜下观察发现,经化橘红挥发油处理7 d的病原菌菌丝呈念珠状膨大并有断裂现象。菌丝体与化橘红挥发油共培养结果表明,混合液的电导率及可溶性蛋白质含量均随着化橘红挥发油处理浓度的加大、互作时间的延长而提高;浓度为2.0 g/L的化橘红挥发油与病原菌菌丝共培养48 h,培养液的电导率为279.208μS/cm,为各处理最大值;挥发油终质量分数0.2%、作用60 h后,培养液中的可溶性蛋白质含量达90.6μg/mL,为各处理的最大值。

不同施肥量对仙草产量和土壤微生物多样性的影响

本研究以仙草为对象,探讨了不同施肥量对其产量及根际土壤微生物多样性的影响。通过大田栽培试验,设置多个氮磷钾复合肥施肥量处理,测定仙草产量,采用Pacbio三代测序平台构建采收期仙草根际土壤细菌16S rRNA基因文库,对其进行高通量测序和生物信息学分析。结果表明:仙草产量随施肥量的增加呈先增后降的趋势;土壤微生物多样性随施肥量的增加呈先降后增的趋势;与对照相比,300、450、600 kg/hm^(2)复合肥处理的土壤中在门水平上优势种群及其含量变化较少,在目水平上拟杆菌目和黄单胞菌目的相对丰度均有所增加,在属水平上未分类酸杆菌属显著降低,在种水平上表皮葡萄球菌丰度显著降低;NMDS分析显示,不施肥和施300 kg/hm^(2)复合肥土壤细菌多样性显著不同于其他处理,施450~600 kg/hm^(2)复合肥细菌群落多样性差异不显著。施用300~450 kg/hm^(2)化肥可显著提高仙草产量,显著降低土壤细菌微生物多样性,类杆菌门、厚壁菌门和拟杆菌目的富集受施肥影响较大。综合考量,300 kg/hm^(2)为仙草最佳施肥量。

隆安县砂仁种植现状调查及发展建议

砂仁是我国传统中药材,是“四大南药”之一,具有药食同源的特性(是药食同源植物),有多种保健功效。对砂仁种植现状的调查分析可以为药材产业发展提供决策性意见,最终促进农民增收和乡村振兴。广西隆安县的气候和地理条件适宜砂仁种植,146份农户调查问卷显示:目前砂仁种植总体上发展状态良好,但仍存在种植户积极性不高、种植主体老龄化现象严重、自然结果率不稳定、种植技术水平参差不齐等问题,为解决这些问题,建议从建设中医药绿色药材原料基地、加强良种推广力度和政府引导等方面入手,为砂仁产业升级和健康发展提供参考。

穿心莲ApbHLH80基因克隆及表达分析

目的:克隆穿心莲转录因子ApbHLH80基因,并对其进行生物信息学分析和表达分析。方法:根据穿心莲转录组数据库设计引物,采用PCR扩增等方法克隆ApbHLH80全长序列,使用生物信息学在线分析工具,分析和预测该基因编码蛋白的理化性质,采用实时荧光定量PCR分析该基因在茉莉酸甲酯处理下的表达模式,并采用高效液相色谱法测定穿心莲内酯含量。结果:生物信息学分析表明,该基因开放阅读框长度包含1 095 bp,共编码364个氨基酸;该基因的氨基酸序列分子量约为39.96 ku,理论等电点为5.73,无信号肽和无跨膜结构,属亲水性核蛋白;该蛋白与苏麻、丹参、一串红和芡欧鼠尾草等物种亲缘关系较为接近,都具有b HLH_AtbHLH_like保守结构域。实时荧光定量PCR分析结果表明,ApbHLH80的表达量在叶片中最高,并且响应茉莉酸甲酯的诱导,其表达模式与穿心莲内酯合成存在密切联系。结论:成功克隆得到的ApbHLH80基因可能参与调控穿心莲内酯合成,为进一步探讨其潜在的调控作用提供理论支撑。

LED光质对积雪草生长及总苷含量的影响

通过研究LED光质对水培积雪草生长和生理指标的影响,探索积雪草在植物工厂中适宜的光质,为积雪草在植物工厂水培过程中的光环境适应机制和高产优质提供理论依据。本试验以未生根的积雪草幼苗为材料进行水培,利用植物工厂的LED人工光源,设计蓝光(B)、红蓝光组合(R∶B=2∶8、R∶B=3∶7、R∶B=5∶5、R∶B=7∶3、R∶B=8∶2)、红光(R)等7种不同光质的处理,测定各处理水培积雪草的生长指标、光合色素及有效成分的含量和产量。试验结果表明:R有利于水培积雪草的分枝数、叶片数、叶面积、匍匐茎、全株鲜质量和全株干质量;R∶B=2∶8、R∶B=3∶7、B有利于水培积雪草的叶绿素a、总叶绿素和类胡萝卜素的积累;R∶B=7∶3有利于积雪草苷和羟基积雪草苷含量的形成与积累;R有利于积雪草总苷产量积累。

转录因子在植物干旱应激中的功能研究进展

转录因子是一种多功能蛋白,在感知应激信号、应答相应应激基因表达及传导应激信号中起着关键作用。干旱是影响植物生长发育的主要非生物胁迫之一。为了适应干旱环境,植物发展了复杂的分子机制,其中转录因子可同时控制多种途径调控干旱应激,是操纵调控和应激响应途径的有力工具。近年来,越来越多的植物转录因子的功能被阐明,了解转录因子在干旱应激的功能,对植物的工程抗旱有重要的实践意义。综述转录因子在植物干旱应激中的功能研究进展,以期为今后转录因子的研究和利用提供理论依据,培育具有较强抗旱能力的植物。

草珊瑚叶片转录组特征分析及活性成分合成相关基因挖掘

目的探索草珊瑚Sarcandra glabra叶片活性成分生物合成分子基础,合理的开发利用草珊瑚资源。方法采用BGISEQ-500测序平台测定草珊瑚叶片的转录组,对经过滤和Trinity组装得到的unigene进行生物信息学分析。结果共获得了75862个unigenes,平均长度980 bp,其中42369个unigenes在7大公共数据库中得到成功注释,占总基因数的55.85%。21801个unigenes被注释于细胞组分、分子功能和生物学过程3大类共55个GO条目京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)富集到2条可能与药效物质形成密切相关的通路,分别是萜类和聚酮化合物的代谢和其他次生代谢物生物合成。通过进一步挖掘发现,其中47个unigenes可能参与萜类化合物骨架生物合成,14个unigenes可能参与倍半萜类化合物生物合成,62个unigenes可能参与黄酮类化合物生物合成。另外,转录组序列中共检测到19690个SSR位点,其中二核苷酸重复类型所占比例最高,达到了46.63%;针对所有的SSR位点,共设计出11209对引物。结论很好地扩展了草珊瑚的转录组信息,为进一步解析草珊瑚活性成分生物合成途径提供了基因资源,促进草珊瑚分子育种的研究。

LED光质对太子参生长和主要功能成分的影响

为探究不同LED光质对太子参生长和主要功能成分含量的影响,以太子参实生苗为研究材料,设置LED光源为蓝光(B)、红光(R)和红蓝光组合(R∶B=2∶1、R∶B=4∶1、R∶B=6∶1、R∶B=8∶1、R∶B=10∶1)共7个不同光质的处理,测定各处理下30和120 d太子参生长指标及120 d太子参主要功能成分含量及产量,综合生长与含量的隶属函数值,确定太子参的最适光处理。结果表明:光质对太子参生长影响显著,不同生长时期的植株响应有所不同。红光及红蓝组合光显著提高30 d太子参除根数以外的生长指标,120 d太子参的生长随着红光比例的增加表现出先增加后下降的趋势。红光下30 d太子参叶片总叶绿素含量显著低于红蓝组合光,而120 d太子参叶片叶绿素含量在多数处理间差异不显著。不同光质对太子参功能成分含量和产量影响显著,红光显著提高总皂苷和太子参环肽B含量,单一蓝光显著降低多糖含量,所有处理下氨基酸含量低于药材标准品,以上成分产量随红光比例的增加呈先上升后下降的趋势,在R∶B=8∶1下显著高于其他处理。综上,红蓝组合光处理下太子参植株生物量和功能成分积累较高,但在不同时期的最佳组合比例不同,R∶B=10∶1有利于太子参苗期植株生长,R∶B=8∶1有利于中后期太子参根生长及功能成分积累。

不同光质对岩黄连生长发育、细胞结构及有效成分含量的影响

为研究植物工厂中不同光质对岩黄连生长发育、细胞结构和有效成分积累的影响,以岩黄连实生苗为试验材料,采用白、红(R)、蓝(B)LED光源设计8个处理:白光(对照)、蓝光(E1)、R∶B=2∶1(E2)、R∶B=4∶1(E3)、R∶B=6∶1(E4)、R∶B=8∶1(E5)、R∶B=10∶1(E6)和红光(E7),测定不同处理下植株生长指标及岩黄连碱含量,观察叶片解剖结构。结果表明:红光比例增加对植物生长和成分含量有显著影响,E3处理叶柄数目、主根直径和地上干重显著增加,E4处理可优化根冠比,纯红光促进株高和主根生长。叶绿素a含量在蓝光和红光比例高的E5处理较高,E2处理对叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素含量影响显著。E4处理根部岩黄连碱含量超过地上部分,E3、E5和E7处理岩黄连总生物碱含量增加。细胞结构观察显示,提高红光比例会导致植物组织结构出现差异:E2处理栅栏组织显著;E3和E7处理栅栏细胞分化整齐;E4和E5处理细胞排列紊乱,叶肉层松散;E6处理上皮细胞萎缩,海绵组织疏松增厚,栅栏组织分化不明显。综上,光质调节对岩黄连植物的生长发育和次生代谢产物积累具有显著的调控作用。