重点实验室在本科生创新能力培养体系中的作用

如何建立培养体系来提升本科生的创新能力,是大专院校急需解决的教育问题之一,各级重点实验室可能是解决该问题的有效途径。依托浙江省植物次生代谢调控重点实验室,结合传统教学模式来构建本科生创新能力培养的体系,重点包括制度建设、管理实施、奖惩等措施,融入专业理论与实践相结合的培养思想,注重个人科研和人文素养的培养。在该综合体系的实施中,学生的素养、实践能力、团队协作能力等得到较大提升,并获得了各种科研成果,效果显著,同时拓宽了学生的就业面,提升了就业率和就业水平。

两种同属食药同源植物黄精与玉竹代谢组学比较分析

采用代谢组学方法比较分析了同属食药同源植物黄精和玉竹代谢物质的组成及差异。利用基于超高效液相色谱-质谱联用技术(UHPLC-MS)的非靶向代谢组学技术,对黄精与玉竹的根部进行了分析。两种中药共检测到583个差异代谢物,玉竹与黄精相比,其中共有536个代谢物含量显著上升,47个代谢物含量显著下降。在这些代谢物中,有150种黄酮类化合物在黄精和玉竹中存在显著性差异,其中:139种显著上调,11种显著下调。甾体皂苷类化合物在黄精和玉竹中共检测到110种,其中:93种显著上调,17种显著下调。生物碱类化合物在黄精和玉竹中共检测到73种,其中:61种显著上调,12种显著下调。98种酚酸类化合物在黄精与玉竹中存在显著性差异,其中:96种显著上调,2种显著下调。48种萜类化合物在黄精与玉竹中存在显著性差异,其中:47种显著上调,1种显著下调。这些研究结果可为黄精与玉竹的开发研究提供理论依据。

植物萜类化合物生物合成与调控及其代谢工程研究进展

萜类化合物大多属于次生代谢产物,在自然界中分布广泛、数量众多,并且结构和功能多样,在药品、农业和工业生产中应用广泛。近年来人们对植物萜类化合物进行了大量深入的研究,主要包括萜类化合物的分离鉴定和药理研究,生物合成相关基因的克隆和相关酶的功能鉴定,以及代谢工程等方面。文章从植物萜类化合物的生物合成和调控以及代谢工程进行综述,分析了植物中萜类化合物的研究进展。

濒危植物百山祖冷杉种子活力与种子物理指标相关性分析

【目的】探究百山祖冷杉种子的形态特征和物理指标与种子活力之间的关系,为研究该濒危物种种群更新、保护及解释其濒危机制和其种子生物学提供理论依据。【方法】以极度濒危植物百山祖冷杉为材料,测定百山祖冷杉种子长度、宽度、厚度、单粒重、RGB值等特征常数,用TTC染色法测定其种子活力,并建立数学模型。【结果】百山祖冷杉有活力和无活力种子的R、B值和单粒重存在显著差异,单因素线性回归分析表明,百山祖冷杉种子活力与种子单粒重显著相关,R2为0.839;双因素线性回归分析表明,种子活力与种子单粒重和宽度显著相关,R2为0.895;多因素线性回归分析,R2为0.978;但其有活力种子和无活力种子长度、宽度、厚度和G值不存在显著差异。【结论】用百山祖冷杉种子的R、B值和单粒重等指标可筛选具有较高种子活力的种子,用多因素线性回归分析可更精确分析其种子活力。

促兰科植物种子共生萌发机制及其产业化应用研究进展

兰科植物大多花色艳丽极具观赏性,有些常作为药用,因此,具有重要的社会、经济和药用价值。但其种子细小无胚乳,自然条件难以正常萌发生长,大多通过营养繁殖,或通过人工组培等技术实现快速繁育。不过在特殊情况下,部分兰科植物在自然条件下也可以实现种子繁殖,即在内生菌的共生帮助下种子可正常成苗。而在这过程中,内生菌为种子提供了营养、激素和增强植物对环境胁迫的抗性等作用;科学促进这种良好协作关系的建立,有利于快速、高效培育优质兰科植物种苗。因此,本文通过兰科植物与其内生菌互作方面的研究分析对其种子共生萌发机制进行综述,并以兰科植物天麻、白及和铁皮石斛为例,阐释共生萌发技术在产业化上的实际生产应用价值,实现兰科植物种质资源保护并促进其科学开发利用。

微卫星DNA标记开发技术进展及其在经济植物研究中的应用

微卫星分子标记技术被广泛应用于分子生物学研究中,具有多态性高、重复性好、共显性表达、杂合度高等特点,在种群遗传多样性、遗传图谱构建等领域发挥不可替代的作用。近年来,随着新一代高通量测序技术的进一步成熟,简单重复序列(simple sequence repeat,SSR)标记的开发技术与应用得到了进一步的发展。现主要对基于高通量测序的微卫星分子标记最新开发技术进行介绍,并从遗传多样性分析、遗传图谱构建、品种鉴定及分子辅助育种等方面,总结近年来SSR标记技术在经济植物研究中的最新应用,最后对SSR技术的应用前景进行展望,以期为利用微卫星技术进行经济植物研究提供参考。

珍稀药用植物三叶青的研究进展

三叶青(Tetrastigma hemsleyanum Diels et Gilg)在我国南方为民间常用药,其全株可入药,特别是块根,具有清热解毒、消炎、抗病毒、活血化瘀等功效,主要用于发烧、小儿高热惊厥、肺炎等的治疗。最近,人们发现三叶青在抗肿瘤、抗病毒以及调节免疫力等方面具有显著的疗效。这些研究说明三叶青具有很高的药用研究价值,本文从三叶青的生物学特性、化学成分、药理作用、临床应用及生物工程等研究领域阐述相关的研究进展,以期为三叶青的进一步研究提供较为全面的信息。

植物应答镁营养胁迫机理的研究进展

镁(Magnesium, Mg)是植物生长发育必需的重要营养元素之一,也是细胞中最丰富的游离二价阳离子。人们近期发现:不同时期谷物中的镁含量随时间呈下降趋势,作物和牧草等相继出现了缺镁症;另一方面,由于地球表面部分地区土壤镁含量过高,抑制生物的正常生长发育,导致镁中毒症状。但是,与氮、磷、钾等元素相比,植物应答镁营养胁迫的研究往往被人们遗忘,研究相对滞后。因此,本综述主要从镁胁迫条件下植物生理、信号传递、镁离子转运体,以及镁与其他离子的互作等方面来阐述植物应答镁营养胁迫的研究进展,以期引起人们的重视,推动植物镁胁迫机理的研究。

干旱胁迫对半夏氮代谢相关酶活性的影响

为了探讨干旱胁迫下半夏[Pinellia ternata(Thunb.)Breit]叶片内氮代谢途径中重要酶活性与生物碱合成和积累的关系,采用盆栽称重的方法控制土壤水分,测定干旱胁迫下半夏叶片内硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合酶(GOGAT)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性以及半夏块茎中生物碱的含量,以期探讨干旱胁迫对半夏氮代谢及块茎总生物碱积累的调控机理。结果表明,NR、GS、GOGAT、PAL和总生物碱含量在轻度干旱和中度干旱条件下的活性高于适宜水分,说明中度到轻度干旱条件下有利于半夏氮代谢关键酶活性的提高,促进氮的同化,为次生代谢提供必需的氨基酸等底物,有利于促进次生代谢产物的合成与积累,可有效提高半夏次生代谢产物积累。

茶成分对肠道菌群的调控作用及其健康效应的研究进展

茶是世界上最受欢迎的健康饮料之一,富含茶多酚、茶多糖、茶色素和茶皂素等多种生物活性成分,对人体健康具有重要影响。肠道是一个复杂而稳定的生态系统,肠道微生态与人体健康密切相关。肠道菌群是茶成分发挥生理调节作用和健康效应的主要作用靶点,本文对近年来几种重要茶成分对肠道菌群的调节作用及其对机体健康的影响相关研究进展进行了综述。茶成分主要通过靶向肠道菌群调节糖代谢和脂代谢,减轻炎症和肠道损伤,缓解情绪和记忆障碍以及调节昼夜节律,发挥其健康效应。阐明茶成分调控肠道菌群的内在作用机制将为更好地利用茶产品来改善肠道微生态,促进人体健康提供科学依据。

生物多样性在低碳农业中的应用现状及展望

在中国推进生态文明建设的背景下,农业固碳增效被写入“双碳目标”,低碳农业随之兴起。生物多样性是生态系统功能与服务的基础,在农业低碳化过程中发挥了至关重要的作用,保护农田生物多样性,充分发挥其生态作用是实现农业减排固碳的重要路径。收集“Web of Science”数据库中2010-2022年的文献,利用CiteSpace文献计量软件的关键词共现以及聚类分析,对近年来国际低碳农业中生物多样性的研究动态、研究热点进行分析,对生物多样性的功能进行归纳总结。分析结果表明,生物多样性的保护与管理是目前低碳农业生物多样性的研究热点,而生物防治是生物多样性实现农业低碳化的主要途径,通过对不同生物类群多样性的生态价值进行梳理,发现生物多样性可以增加农业生产过程中的生态与经济价值。未来的研究可从生态系统和景观的尺度,探索基于生物多样性的多功能农业发展模式,从而更好地助力双碳目标的顺利实现。

茶皂素对铜绿假单胞菌的抑菌活性及抑菌机制研究

茶皂素是茶籽中的一种次生代谢产物,主要来自油茶籽榨油后的副产品茶籽饼。为探究其对铜绿假单胞菌抑菌性能以及抑菌机理,扩大油茶副产物茶皂素的开发利用。通过测定茶皂素对铜绿假单胞菌的抑菌圈直径、最小抑菌浓度和最小杀菌浓度来评价茶皂素的抑菌性能,然后通过检测菌体细胞壁细胞膜的完整性以及代谢活动等来探究抑菌机制。实验结果表明,茶皂素对铜绿假单胞菌抑菌圈达到了(23.34±1.52)mm,对铜绿假单胞菌的MIC为15.63 mg/mL,MBC为31.25 mg/mL。抑菌机制实验证实,茶皂素可以破坏细胞膜、细胞壁的完整性,改变其通透性,引起胞内物质(蛋白质、核酸、离子等)的泄漏;降低ATPase和SDH的活性;降低细菌表面的疏水性;茶皂素还可以通过抑制细菌的游动、群集运动、蹭行运动,抑制生物被膜的形成,起到抑制细菌以及减毒效果;并且茶皂素可以与DNA发生相互作用,导致DNA损伤。

高产色素和洛伐他汀红曲菌株的筛选、鉴定及发酵条件研究

红曲色素(Monascus pigments,MPs)和洛伐他汀(Lovastatin)是两种具有极高营养、保健和药用价值的红曲菌代谢产物,寻找挖掘高产MPs和洛伐他汀的红曲菌,具有重要实践意义。从土样中分离得到红曲菌A1和A2,在对其进行分类鉴定的基础上,采用分光光度法对MPs的色价和洛伐他汀含量进行测定,并通过单因素和正交试验对发酵培养基进行了优化。结果表明:菌株A1和A2隶属于紫色红曲菌(Monascus purpureus)。在基础培养基中,菌株A1和A2的MPs色价分别为3287.11、2561.30 U/g,洛伐他汀含量为31.35、33.74μg/mL。通过L_(16)(4^(5))正交试验优化培养基,获得产MPs最优配方为乳糖20 g/L、KNO_(3)5 g/L、KH_(2)PO_(4)4 g/L、KCl 2 g/L、Na_(3)C_(6)H_(5)O_(7)2 g/L,产洛伐他汀最优配方为乳糖20 g/L、KNO_(3)15 g/L、KH_(2)PO_(4)2 g/L、KCl 6 g/L、Na_(3)C_(6)H_(5)O_(7)4 g/L。在最优培养基中A1菌株总色价可达15851.98 U/g,提高了3.82倍,洛伐他汀含量为122.96μg/mL,提高了2.92倍;A2菌株总色价为8933.58 U/g,提高了2.49倍,洛伐他汀含量达198.26μg/mL,提高了4.88倍。该文为红曲菌资源库提供了优秀潜力菌株,为工业上大规模生产MPs和洛伐他汀奠定了理论基础并提供了实际方案。

解淀粉芽胞杆菌MH71抗菌物质理化特性及对番茄灰霉病菌的抑菌活性

解淀粉芽胞杆菌Bacillus amyloliquefaciens MH71是一株高效广谱拮抗活性菌株,明确该菌株发酵液中活性物质的理化特性和抑菌活性,为解淀粉芽胞杆菌生物农药开发应用奠定坚实的基础。本研究在对菌株MH71抑菌活性物质理化特性研究的基础上,以番茄灰霉病菌为供试致病菌,探究了抗菌活性物质对番茄灰霉病菌的抑菌作用;采用酸沉淀和硫酸铵沉淀分别获得脂肽类和蛋白类活性物质,SDS–PAGE电泳和HPLC分别对活性物质进行检测。该菌活性物质具有较强的耐热性和p H适应性,100℃处理60 min和121℃处理30 min后抑菌活性分别为原有活性的88.98%和79.60%,在pH 3~11时均有抑菌活性,且对紫外线、蛋白酶K、胃蛋白酶和胰蛋白酶不敏感。该抗菌活性物质对番茄灰霉病菌菌丝的毒力测定结果表明,不同浓度发酵液处理的番茄灰霉病菌菌丝呈现出较多局部膨大或溢缩等异常菌丝。其发酵液经酸沉淀法得到抗菌脂肽类活性物质,经硫酸铵沉淀法得到抗菌蛋白,脂肽类的抑菌活性高于抗菌蛋白类物质,SDS–PAGE电泳检测,得到约40 k D的蛋白条带,HPLC检测表明该抗菌物质中有surfactin存在。

生防解淀粉芽胞杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)最新研究进展

解淀粉芽胞杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)是与枯草芽胞杆菌相似,可产芽胞、革兰阳性(G+)、具有生防活性的益生细菌。其代谢过程中产生的抗菌物质种类多、抗菌谱广,其抗菌制剂或抗菌提取物具有无毒、无害、无残留、抑菌时效长等优点,可广泛应用于果蔬保鲜、果蔬生长期及采后微生物病害的生物防治,是极具开发价值的生防菌。本文从抗菌机理、抗性基因组成、基因工程菌构建、抗性产品开发及对微生物病害防治等几个方面,对解淀粉芽胞杆菌的研究及应用现状进行了归纳和总结,为其在农业生物工程中的规模化安全应用提供参考。

青海固沙草根际微生态体系中微生物多样性分析

青海固沙草(Orinus kokonorica)是生长于干旱、高海拔极端环境,特产于青海的一种优势种禾本科植物。从青海固沙草根际采集土壤,对样品中的微生物进行了分离鉴定及微生物多样性分析。共分离得到纯培养菌株232株,隶属于15个属、23个种。数量和种类较多的是细菌,共112株,分别隶属于9个属的12个种,占可培养微生物的70%,单胞菌属占绝大部分;其次为放线菌43株,6个种,占总微生物量的27%;另含有1株酵母菌和4株真菌。该根际微生态体系中,可培养微生物Simpson多样性指数D=0.703,Shannon-Wiener指数H=13.877,Shannon-Wiener均匀度指数E=1.766,多样性等级为Ⅰ级以上。该研究结果表明:青海固沙草极端生境微生态中的可培养微生物,不仅丰富多样,而且具有对极端环境的应变机制为寻找和开发极端生境微生态的功能微生物资源提供了参考。

菲污染土壤的微生物修复机制

菲(Phenanthrene)是存在于煤焦油中,含三个苯环的稠环芳烃。除了具有"三致"作用外,菲稳定的化学结构和高辛醇-水分配系数等特性,使其具备较强的抗降解能力,易在环境中富集,破坏土壤微生态结构,降低农作物品质,威胁人类健康。而且随着化石燃料的长期大量使用,受菲污染的土地面积也急速增加,给人类的健康及生产活动带来极大的威胁。因此,有效清除土壤中菲及其他多环芳烃污染物,净化环境,具有重要的现实意义。微生物降解作为治理菲污染的方法之一,具有高效、低成本、环境友好的特点,受到研究者的高度重视。本文从菲降解菌的种类、降解机理、分子机制、影响修复等因素及微生物与植物联合修复五个方面进行综述,为进一步利用环境微生物,开发高效菲降解菌,治理菲污染提供参考。

干旱胁迫对紫花苜蓿黄酮类化合物含量及其合成途径关键酶活性的影响

以3个紫花苜蓿(Medicago sativa)品种为试验材料,利用不同浓度(0、5%、10%、15%、20%、25%)的PEG-6000溶液模拟干旱胁迫,探究干旱胁迫对不同品种紫花苜蓿黄酮类化合物合成上游3个关键酶活性以及黄酮类化合物含量的影响。结果表明:(1)随着PEG-6000胁迫浓度的增加,3种紫花苜蓿叶片中PAL(苯丙氨酸解氨酶)、C4H(肉桂酸-4-羟基化酶)和4CL(4-香豆酸辅酶A连接酶)活性均呈先升高后降低的趋势,但不同酶类之间响应存在差异,即PAL活性在10%PEG-6000胁迫浓度下最高,C4H和4CL活性则在15%PEG-6000胁迫浓度下最高,且均显著高于相应对照。(2)3种紫花苜蓿植株地上部总黄酮含量和8种黄酮类化合物含量均随着PEG-6000胁迫浓度的增加呈先上升后下降的趋势,且均在10%~15%PEG-6000胁迫浓度时达到最高值,并显著高于相应对照。(3)各品种紫花苜蓿叶片黄酮类化合物含量与其关键酶活性呈不同程度的相关性,即紫花苜蓿黄酮类化合物合成途径上游3个关键酶活性与其地上部黄酮类化合物含量存在密切的关系。研究认为,不同程度的干旱胁迫可以通过促进黄酮类化合物合成途径上游关键酶活性的变化来调节紫花苜蓿植株中黄酮类化合物的合成,且适度干旱胁迫能显著促进相关酶活性增强和黄酮类化合物含量增加。

不同栽培模式对4年生黄精主要化学成分积累的影响

目的通过测定不同栽培模式下4年生黄精不同时期多糖、黄酮、总酚和薯蓣皂苷元的含量,探讨成分积累规律和最佳采收期。方法采用紫外-可见分光光度法测定黄精根茎、茎和叶中多糖、黄酮和总酚含量,HPLC法测定根茎中薯蓣皂苷元含量,比较不同时期和种植模式下化学成分积累规律和含量差异。结果2种种植模式下,根茎中多糖和黄酮含量变化规律相似,均于8月达到最大;总酚主要位于叶片中,均呈“V”型变化趋势,根茎中含量最低;根茎中薯蓣皂苷元均呈“M”型变化趋势,7月时含量最高。结论2种种植模式下4年生黄精中主要化学成分的积累趋势一致,但含量差异显著,以8月中旬采收的根茎中多糖含量最高。4年生黄精最佳采收期为8月中下旬。

不同储存温度和方式对丹参种子萌发的影响

以丹参种子为对象,研究不同储存温度及储存方式下丹参种子的发芽情况,比较不同处理方法对种子发芽率的影响。结果表明,随着储存年份的增加,常温下丹参种子发芽率、发芽势和发芽指数呈显著降低的趋势(p<0.05),而-18℃和5℃储存下,丹参种子发芽率、发芽势和发芽指数无明显变化(p>0.05)。在常温的不同储存方式下,随着储存时间的增加,网袋中丹参种子发芽率显著降低(p<0.05),而塑料袋中的丹参种子发芽率在前5个月无明显降低(p>0.05)。研究表明,丹参种子塑料袋包装后于5℃储存,能有效保持丹参种子活力。