江西省粉葛产业高质量发展分析

介绍了江西省粉葛产业的生产规模、种植模式、加工产品等发展现状,分析了影响该省粉葛产业高质量发展所面临的品种较为单一、种植过程中化肥施用不合理、地膜残留较为严重以及一二三产业融合不够等问题,提出了加大粉葛种业研发力度、优化施肥方式、科学使用回收地膜、加快一二三产业融合发展等对策建议,以期为江西省粉葛产业高质量发展提供参考。

粉葛赣葛2号组培快繁体系建立与优化

为了加快横峰县本地粉葛品种赣葛2号优质种苗的繁育与推广,本研究以带芽茎段为材料,探讨无菌体系建立、不定芽诱导及增殖、试管苗生根、驯化移栽等过程,建立并优化了粉葛赣葛2号组培快繁体系。结果表明,初代芽诱导效果最优培养基为MS+6.5 g/L琼脂+30 g/L蔗糖+1.5 mg/L 6-BA+1 mg/L NAA,平均诱导率为80.55%;继代培养效果最优培养基为MS+6.5 g/L琼脂+30 g/L蔗糖+1 mg/L 6-BA+0.5 mg/L NAA,平均诱导率为91.66%;适合生根的培养基为MS+6.5 g/L琼脂+30 g/L蔗糖+0.5 mg/L NAA,生根率达84.38%。移栽基质配方为V泥炭土∶V蛭石∶V珍珠岩=3∶2∶1,组培苗成活率达100%。

基于DIA LC-MS的高淀粉型与低淀粉型粉葛叶片的定量蛋白质组学差异

[目的]寻求粉葛生长发育的蛋白调控机制。[方法]以高淀粉型赣葛1号(鲜葛根含淀粉20%,干葛根含淀粉35%)和低淀粉型赣葛2号(鲜葛根含淀粉14%,干葛根含淀粉25%)为材料,采用基于全扫描数据非依赖性采集高分辨率色谱-质谱(DIA LC-MS)的定量蛋白质组学技术得到差异蛋白质,并对差异蛋白进行GO富集、KEGG通路和KOG分析。[结果]2个不同粉葛叶片中有178个蛋白(101个上调和77个下调)存在显著差异,主要涉及分子功能,但|log2(FC)|>5.0的差异蛋白仅占11.2%。GO富集分析表明,差异蛋白主要富集在代谢过程、催化活性、水解酶活性、细胞部分、细胞内部分、细胞质部分和细胞内细胞器类别。KEEG富集代谢途径集中在苯丙氨酸生物合成、植物体内的MAPK信号通路、次生代谢物生物合成、丙酮酸代谢和脂肪酸代谢。KOG分析显示,差异蛋白功能主要归为核苷酸转运和代谢、核糖体结构和生物发生、能量产生和转换、信号转导以及翻译后蛋白修饰、周转和伴侣机制。差异程度极大的蛋白依次为上调的类LHCⅡ型1叶绿素a-b结合蛋白、kunitz家族胰蛋白酶和蛋白酶抑制剂前体、凝集素类蛋白和几丁质酶同源物及下调的类溶酶体Pro-X羧肽酶、预测的类dCTP焦磷酸酶1、富含半胱氨酸的受体类蛋白激酶25和色氨酸转氨酶相关蛋白4。[结论]研究结果为粉葛的生长发育、营养成分和活性物质的合成及调控、遗传改良及分子育种等提供数据支撑和技术途径。

2个淀粉含量差异显著粉葛品种叶片的比较转录组学分析

粉葛是豆科葛属植物,其块根富含淀粉,具有重要的食用和药用价值。不同粉葛品种的淀粉含量存在明显差异。为揭示粉葛淀粉合成调控的相关基因,利用高通量测序技术,对2个淀粉含量存在显著差异的赣葛1号(高淀粉含量,鲜葛根含淀粉20%,干葛根含淀粉35%)和赣葛2号(低淀粉含量,鲜葛根含淀粉14%,干葛根含淀粉25%)的叶片进行转录组学测序和比较分析。结果表明,获得228740426条高质量测序数据,拼接组装成71910条单基因,43978条单基因获得蛋白序列而被注释(占61.12%),在Nr、KEGG、KOG和SwissProt四大数据库中均被注释的单基因有20110条,其中差异表达基因4267个。GO富集分析显示,上调和下调最多的基因富集在生物学过程中的新陈代谢和细胞过程功能中。KEGG代谢通路富集分析发现,通路显著富集在前位的是核糖体、蛋白质在内质网中的加工过程、氧化磷酸化、植物与病原体的相互作用和植物激素信号转导等。差异表达基因中,赣葛1号中的上调(2143个)和下调(2124个)基因相差不大,|log2(FC)|>5.0的表达上调(593个)和下调(402个)的表达基因数差异较大,|log2(FC)|>10.0的表达上调(368个)和下调(146个)的表达基因数差异巨大;未能被归入KEEG A类的差异表达基因数(3512个)是被归入KEEG A类(755个)的4.65倍,占总差异表达基因数的82.31%;未能被功能描述的差异表达基因数(840个)分别占未能被归入KEEG A类的和总差异表达基因数的23.92%和16.69%。在被归入KEEG A类中,差异表达基因数最多的是代谢,其次是遗传信息处理,而环境信息处理、生物系统和细胞过程的较少。上调位列前5位的差异表达基因分别涉及几丁质酶同源物、FERONIA亚型X2类受体激酶、异黄酮-7-O-甲基转移酶9、FERONIA类受体激酶和Kunitz家族胰蛋白酶及蛋白酶抑制剂前体合成,下调位列前5位的差异表达基因分别涉及叶绿体DCL同源蛋白合成、假定蛋白VIGAN_02061800、假定蛋白Lal_00008628、可能的NAD(P)H脱氢酶(醌)FQR1和17.6 kDⅠ类热休克蛋白3。

粉葛资源产业化过程废弃物中的黄酮类化学成分分析

目的:研究粉葛采收及加工过程废弃物中黄酮类化学成分的组成和含量,为该品种资源的综合开发与合理利用提供依据。方法:以江西产粉葛品种“赣葛2号”为对象,采用超高效液相色谱-四极杆-飞行时间质谱和高效液相色谱技术分别检测葛根(带皮或去皮)、葛根皮、葛花、葛须根、葛茎、葛根头、葛根渣(带皮或去皮)以及沉淀葛粉后的工业废水(带皮或去皮)干物质中的黄酮类化学成分组成和含量。结果:所建立的7种黄酮类成分(葛根素、大豆苷、鸢尾黄素-7-O-木糖葡萄糖苷、染料木苷、鸢尾苷、大豆苷元、葛花苷)的含量测定方法的线性、精密度、重复性、稳定性、加样回收率均符合要求。共鉴定出12个黄酮类化学成分,其中葛根、葛根皮、葛茎、葛须根、葛根头、葛根渣和工业废水干物质中的黄酮类成分种类基本一致,主要为葛根素、大豆苷、染料木苷、大豆苷元、丙二酰基黄豆苷元;葛花中主要含有鸢尾黄素-7-O-木糖葡萄糖苷、染料木苷、鸢尾苷、葛花苷、6″-O-木糖基黄豆黄苷,但未检出葛根素、大豆苷及苷元等成分。葛根素含量以葛根头中最高,达5.765%;葛根、葛根渣及废水干物质各带皮样品中葛根素含量均较相应的去皮样品更高。结论:粉葛资源产业化过程的废弃物含有种类丰富、含量较高的黄酮类化合物,可作为获取葛根素等黄酮类化学成分的重要原料资源加以开发利用。

不同生长期粉葛不同部位中黄酮类成分动态积累分析与评价

目的:对不同生长期粉葛不同部位中黄酮类资源性化学成分的动态积累进行分析评价,以期探讨粉葛不同部位适宜采收期及其地上茎叶的资源化利用。方法:采用HPLC技术对不同生长期粉葛不同部位中4种主要黄酮类成分(葛根素、大豆苷、染料木苷、大豆苷元)进行分析评价。结果:总黄酮含量在粉葛不同部位中的分布为根>茎>叶,葛茎中黄酮类成分与粉葛根相似。粉葛根中黄酮类成分含量在10月地上部分枯萎时达到最高(3.51%),葛茎中黄酮类成分的积累分别在7月和12月达到峰值,可达1.31%,葛叶中黄酮类成分积累量在10月达到最高。结论:粉葛根部及其地上茎叶黄酮类成分种类丰富且含量可观,葛茎、叶可作为获取黄酮类资源性化学成分的新来源加以利用,在秋冬季粉葛根采收时,其地上部分茎和叶适宜采收。研究结果为粉葛茎、叶的资源化开发利用提供了科学依据。

葛根分子生药学研究进展

分子生药学是在分子水平上研究生药的分类与鉴定、栽培与保护及有效成分生产的一门科学,分子生药学的提出让生药的研究从微观向基因水平迈进。葛根作为药食两用植物,具有很高的应用价值和经济价值,品种众多容易造成混乱且根据传统的鉴定方法不易区分鉴别,且葛根在基因水平上的研究尚浅,因此分子生药学对葛根的研究得到学者的广泛关注。该文综述了近年来分子生药学在葛根分子鉴定、转录组测序研究、葛根功能基因的克隆和合成等方面的研究,以期为进一步推动葛根及其有效成分的开发和利用提供参考。

基于UPLC-Q-TOF-MS技术分析不同变种来源葛花的化学成分差异性

目的:比较野葛花、粉葛花及葛麻姆花3个不同变种来源葛花的化学成分差异。方法:采用超高效液相色谱-四极杆-飞行时间质谱法(UPLC-Q-TOF-MS),以0.1%甲酸水溶液(A)-乙腈(B)为流动相进行梯度洗脱(0~20 min,10%~30%B;20~30 min,30%~55%B;30~35 min,55%~95%B;35~37 min,95%B;37~40 min,95%~10%B),流速0.25 mL·min^(-1);运用电喷雾离子源(ESI),在正、负离子模式下分别进行扫描并采集MS数据,扫描范围m/z 50~1 500。结合文献信息及化学成分数据库对葛花化学成分进行鉴定,并通过MarkerViewTM1.2.1软件对所得数据归一化处理,应用SICMA-P 14.1软件对3个变种来源葛花的MS数据进行主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘法-判别分析(OPLS-DA),筛选出不同变种来源葛花的显著差异性成分。结果:从3个不同变种来源的葛花中共鉴定35个化合物,其中异黄酮类成分22种,黄酮类成分6种,皂苷类成分7种;野葛花、粉葛花及葛麻姆花分别包含了32,35,33个。正、负离子模式下筛选得到葛花苷,鸢尾苷,6"-O-木糖鸢尾苷,黄豆黄苷,4’-甲氧基鸢尾黄素-7-葡萄糖苷,6"-O-木糖黄豆黄苷,葛花苷元,槐花皂苷Ⅲ,6"-O-丙二酰基黄豆苷,次葛花苷,鸢尾苷元,芦丁,大豆皂苷BB,牡荆素,鹰嘴豆芽素A,染料木苷,葛花亭,赤豆皂苷Ⅱ共18个差异化合物。结论:该研究首次对葛麻姆花中化学成分进行了较为系统的研究,发现葛麻姆花虽作为混伪品,但鸢尾苷和6"-O-木糖鸢尾苷的含量较高,具有较大的开发潜力。葛花苷、鸢尾苷等功效成分在3个变种来源的葛花之间具有显著差异,将这3个变种均作为葛花应用需谨慎考量。

基于高效液相色谱法分析不同变种来源葛花质量差异

目的为分析不同变种来源葛花药材质量差异。方法通过HPLC法同时测定3个变种来源葛花中6″-O-木糖黄豆苷、黄豆黄苷、6″-O-木糖鸢尾苷、染料木苷、鸢尾苷、葛花苷、鸢尾苷元及葛花苷元等8种异黄酮成分含量,并进行PCA分析、OPLS-AD差异分析。结果发现来源于野葛花、粉葛花及葛麻姆花的葛花药材异黄酮成分含量具有明显差异。野葛花和葛麻姆中未能检测到6″-O-木糖黄豆苷、黄豆黄苷两种成分,但在粉葛花中普遍较高。6″-O-木糖鸢尾苷、葛花苷和鸢尾苷等三种成分的含量差异性较大,可作为鉴别三变种葛花的参考。结论不同变种间葛花质量差异明显,同作为葛花药材来源,野葛和葛麻姆的花有更高的葛花苷、鸢尾苷含量,粉葛花受产地及种质影响药材质量差异较大,实际应用中应当注意区分使用。