扁茎黄芪茎叶营养成分的研究

试验旨在比较不同取样地点扁茎黄芪茎叶的营养成分含量。选取不同取样地点的扁茎黄芪样品,按照国家饲料营养成分测定的方法对其茎叶营养成分及矿物质元素含量进行测定。结果显示,扁茎黄芪茎叶干物质含量为88.82%~95.85%,粗蛋白含量为9.91%~14.47%,粗纤维含量为17.44%~25.89%,粗脂肪含量在1.42%~4.98%,粗灰分含量为4.81%~12.41%,无氮浸出物含量为43.35%~53.00%,钙含量为148.10~530.98μg/g,铜含量为0.60~7.17μg/g,铁含量为24.38~118.41μg/g,镁含量为29.04~34.27μg/g,锰含量为2.48~6.97μg/g,钾含量为102.21~2306.46μg/g,钠含量为19.42~88.92μg/g,锌含量为0.07~1.90μg/g。研究表明,扁茎黄芪茎叶含有丰富的营养成分和矿物质元素,可作为牧草饲料使用;其中前郭查干湖、洮南永茂、通榆县、白城洮北区及乾安民字村5个取样地点的扁茎黄芪均达到豆科牧草标准,可作为豆科牧草加以开发利用。

道地产区植参土壤质量等级与品质等级的相关性分析

分别以人参产量、品质(人参皂苷Rb1、Re、Rg1含量)和参地土壤质量(18项土壤理化性质)为指标,结合产量定级法、聚类分析法、主成分分析法对50个人参样地进行等级研究,探索栽培人参的土壤等级划分方法,为道地产区宜植参土壤的规划发展奠定基础。结果显示:基于产量、品质指标,研究区内土壤分级结果符合正态分布,高产、优质等级较少,以Ⅲ~Ⅴ、Ⅱ~Ⅳ等地为主。基于土壤质量指标,研究区内土壤质量指数值介于0.20~0.59之间,以Ⅲ~Ⅳ等地为主,土壤中有效磷、速效钾、有效镁、脲酶、过氧化氢酶5个指标的权重系数较高,是影响植参土壤质量的关键指标。相关分析显示,以土壤理化性质划分的土壤等级与以人参产量、品质划分的土壤等级间具有较强的正相关关系(r=0.58、0.44)。综合表明,以土壤质量划分的土壤等级具有一定代表性,基于主成分分析法构建的土壤质量评价方法在产地宜植参土壤选择与规划、土壤养护与改良、施肥管理等方面具有生产指导意义。

防风根际真菌的分离鉴定及其生防潜力评价

作为世界性分布的镰刀属常见病原真菌,尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)和木贼镰刀菌(F.equiseti)对包括经济作物及药用植物等的生长均有较大危害。利用源自于植物根际土壤的有益微生物防控尖孢镰刀菌和木贼镰刀菌引起的真菌性病害,是目前较为理想的植物病害管理策略。为获得可有效抑制尖孢镰刀菌和木贼镰刀菌的生防菌源,于防风根际土壤中分离纯化真菌104株,基于平板对峙法筛选获得1株对尖孢镰刀菌和木贼镰刀菌具有显著抑制效果的菌株MR-43,结合形态特征、ITS序列分析,将其确定为Sirastachys castanedae(GenBank登录号:OK287148.1),隶属于Sirastachys组进化分支,发现其可宿生于植物根际土壤。基于盆栽试验法,探究MR-43在防风栽培土壤中的定殖能力,评价MR-43对由尖孢镰刀菌引起的防风枯萎病和由木贼镰刀菌引起的防风根腐病的防病能力,及其对防风植株的促生能力。结果显示,Sirastachys castanedae MR-43对尖孢镰刀菌、木贼镰刀菌的抑菌率为57%以上,且经多次验证抑菌效果稳定;菌株MR-43可稳定定殖于防风栽培土壤并实现有效扩繁;菌株MR-43的孢子悬液可有效控制防风枯萎病和防风根腐病,平均防效达68.52%,与多菌灵、代森锰锌的防病效果无显著性差异(P>0.05);此外,MR-43对防风植株生长具有明显促进作用。因此,Sirastachys castanedae MR-43在防风枯萎病、根腐病等真菌性病害管理方面具有较好的开发价值及应用潜力。

人参主要病原菌生防真菌的筛选及鉴定

【目的】筛选对人参主要病原菌具高效、广谱抑菌作用的生防真菌,丰富人参生防菌菌种资源。【方法】采用稀释平板法,从吉林省2处采样地的人参健株根际土壤中分离真菌;采用平板对峙培养法,通过初筛和复筛,筛选对人参链格孢菌(Alternaria panax)、立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)、腐皮镰孢菌(Fusarium solani)、毁灭柱孢菌(Cylindrocarpon destructans)、恶疫霉菌(Phytophthora cactorum)、人参核盘菌(Sclerotinia schinseng)和灰葡萄孢菌(Botrytis cinerea)具有高效广谱抑菌活性的生防真菌;利用传统形态学和rDNA-ITS分子分析技术对分离到的生防真菌进行鉴定。【结果】从人参健株根际土壤中共分离得到400株真菌,其中有15株生防真菌对人参7种主要病原菌具有广谱抑菌作用,特别是对立枯丝核菌有强烈的抑制作用(抑菌率均大于50%),且FSR-106的抑菌作用最强(抑菌率87.41%,下同);FSR-121对人参链格孢菌的抑菌作用最强(60.00%);FSR-74对腐皮镰孢菌的抑菌率高达67.48%;FSR-46对毁灭柱孢菌和灰葡萄孢菌的抑菌率最大(66.67%和68.97%);FSR-97对恶疫霉菌及人参核盘菌的抑制作用最强(73.33%和66.67%)。通过形态学和rDNA-ITS序列分析鉴定发现,15株生防真菌中有8株木霉属(Trichoderma)、3株青霉属(Penicillium)、1株曲霉属(Aspergillus)、1株附球菌属(Epicoccum)、1株毛壳菌属(Chaetomium)和1株轮层炭壳属(Daldinia),其中FSR-38为黑附球菌(Epicoccum nigrum),FSR-10、FSR-43和FSR-106为深绿木霉(T.atroviride),FSR-46为长枝木霉(T.longibrachiatum),FSR-55为钩状木霉(T.hamatum),FSR-72为桔绿木霉(T.citrinoviride),FSR-74为球毛壳菌(Chaetomium globosum),FSR-97为多孢木霉(Trichoderma polysporum),FSR-91为蔡氏轮层炭壳菌(Daldinia childiae),FSR-25、FSR-67和FSR-121为青霉属(Penicilliumsp.)。【结论】从人参健株根际土壤中可快速有效地筛选获得大量广谱性生防真菌;本研究所得的15株生防真菌对7种人参主要病害防治具有较高的潜在应用价值。

生物质炭对连作参地人参种苗与土壤质量的影响

目的:以不同类型生物质炭作为连作参地的土壤调理剂,分析其促进生长及改良土壤的效果。方法:结合土壤培养与田间栽培分析生物质炭处理后老参地土壤质量变化及人参种苗生长情况,运用灰色关联度及多元回归探讨影响连作人参种苗质量的关键土壤因素。结果:(1)生物质炭处理后连作人参种苗保苗率、根重、根长分别平均提高53.25%、45.90%、43.03%;(2)施用生物质炭显著增加了土壤养分和酶活性,增幅最大的是速效钾,其次为脲酶、有效磷、碱解氮、有机质;(3)灰色关联度与二次多项式逐步回归分析均显示有效磷、有机质是影响重茬人参种苗生长的关键因素。结论:施用稻壳炭或玉米秸秆炭可显著促进连作人参种苗生长,其生长量的增加与生物质炭对老参地土壤质量的改善具有密切联系。

人参病原菌拮抗放线菌的分离筛选与鉴定

采用平板对峙法、生长速率测定法等对人参根际分离得到的4株放线菌的抑菌活性进行了研究,并通过形态学特征观察、生理生化测定和16S rDNA序列分析进行分类鉴定。结果表明,4株放线菌对人参常见病病原真菌的抑菌效果明显。其中,FX-10对毁灭柱孢菌、灰葡萄孢菌和FX-61对人参核盘菌的抑制率分别达到91.28%、91.8%和90.07%。FX-10、FX-61、FX-137对人参的5种病原菌和FX-139对人参的7种病原菌有抑制作用,并且抑菌效果稳定。通过形态、生理生化和分子生物学鉴定,FX-139为酒红土褐链霉菌(Streptomyces vinaceus-drappus),FX-10为黑浅灰链霉菌(Streptomyces nigrogriseolus),FX-137为酒红链霉菌(Streptomyces vinaceus),FX-61为链霉属的灰褐类群。

生物质炭对连作参地土壤肥力及微生物特性的影响

为分析生物质炭用于老参地土壤修复的可行性,本研究采用Biolog、高通量测序等技术研究了3种生物质炭对连作参地人参品质、土壤肥力、微生物群落结构与功能多样性变化的影响。结果显示,增施不同生物质炭均有助于两年生重茬人参生物量及总皂苷含量的积累。结合生物质炭对土壤性质的影响研究结果发现,不同生物质炭对土壤有效磷、有机碳含量具有稳定的提升效果,增幅分别为47.04%~237.73%、8.09%~38.71%。增施生物质炭促进了土壤微生物的代谢活性,增加了土壤对聚合物类、酚酸类、氨基酸类、羧酸类碳源的利用效率,其中以酚酸类物质为底物的功能微生物种群数量显著增加。高通量测序结果显示,老参地土壤细菌物种数、丰度与多样性均呈下降趋势,细菌优势门类减少,单个门类优势度上升。生物质炭处理下土壤中细菌丰度与多样性增加,调控了变形菌门、厚壁菌门、疣微菌门、芽单胞菌门的优势度,使其数量变化趋势趋向于新林土。上述分析表明,重茬人参生物量和品质的提高与生物质炭提升土壤中人参生长的关键肥力指标,促进微生物代谢,调控细菌群落结构变化趋势有关。综上,生物质炭对老参地土壤表现出良好的修复、改良作用,适量增施生物质炭有利于老参地土壤质量的调节与恢复。

人参锈腐病生防细菌的筛选及鉴定

从吉林省抚松地区采集到的人参根际土壤中分离、纯化获得97株细菌,采用平板对峙法筛选出13株对毁灭柱孢菌Cylindrocarpon destructans(Zinss.)Scholtan具有良好抑制作用的菌株。用生长速率法对抑菌效果最好的菌株SZ-22进行抑菌谱的测定,并进行盆栽试验验证其对人参锈腐病的防治效果。抑菌试验结果表明,菌株SZ-22发酵液对毁灭柱孢菌的抑制率达82.63%,具有较好的广谱抑菌作用。盆栽试验结果表明,菌株SZ-22对人参锈腐病的防治效果为63.02%,显著高于农药多菌灵的防效。经形态特征、生理生化特征鉴定及16S r DNA序列分析,确定菌株SZ-22为土壤短波单胞菌Brevundimonas terrae。

2株人参生防真菌发酵液稳定性的研究

采用含毒介质培养法及菌丝生长速率法,研究了2株人参生防真菌FSR-74和FSR-97发酵液的稳定性.结果表明:2株生防真菌发酵液的热稳定性较弱,其发酵液在低温下(≤40℃)抑菌活性稳定,在中高温下(>40℃)抑菌活性逐渐下降乃至失活;2株生防真菌发酵液的酸碱稳定性较差,在pH<5或pH>9的条件下其抑菌活性逐渐减弱;生防真菌FSR-74发酵液具有较强的紫外稳定性,但生防真菌FSR-97发酵液的紫外稳定性较弱;生防真菌FSR-74和FSR-97发酵液具有较好的低温储藏稳定性,室温下随储藏时间的延长对人参病原菌的抑菌率均显著下降;2株生防真菌发酵液抗胰蛋白酶稳定性较差;生防真菌FSR-74和FSR-97均具有良好的传代稳定性.生防真菌FSR-74和FSR-97的代谢产物有较强的低温储藏稳定性,具有一定开发价值,在不同植物病害防治应用中应在合理的温度、光照及pH范围内使用.

FX-139发酵液及菌丝体提取物对人参愈伤组织生长及防御酶系的影响

以人参栽培土壤中分离纯化的生防菌株放线菌FX-139的发酵液和菌丝体提取物为供体,研究了其对人参愈伤组织生长的影响,及诱导受体防御酶的能力。结果表明:(1)FX-139发酵液和菌丝体提取物浓度为20 mg/L的处理条件对人参愈伤组织生长促进作用最强,比对照增加了68.96%、51.60%,差异显著。(2)发酵液水饱和正丁醇提取物处理下PAL、POD、PPO酶活峰值分别出现在第21天、第14天、第28天,比CK依次提高了1.29倍、2.5倍、2.12倍。菌丝体丙酮提取物处理下PAL、POD、PPO酶活峰值分别出现在第21天、第14天、第14天,比CK依次提高了1.9倍、2.6倍、1.4倍。(3)通过对人参愈伤组织防御酶活性研究表明,发酵液和菌丝体提取物处理下PAL、POD、PPO酶活性均有明显变化。总体来说,放线菌FX-139发酵液和菌丝体提取物可以诱导人参愈伤组织防御反应的表达,发酵液提取物对POD、PPO有良好的诱导作用,菌丝体提取物对PAL、POD和PPO均有较好的诱导效果。

人参euFUL基因的克隆与生物信息学分析

旨在研究人参(Panax ginseng C.A.Meyer)花的形成,根据GenBank数据库中基因片段设计特异引物,利用cDNA快速末端扩增方法(RACE),克隆了人参花中一个5'端部分缺失euFUL(命名为PgFu L)的编码区序列。获得的Pg FUL基因由867个核苷酸组成,编码212个氨基酸。生物信息学分析结果显示,PgFUL编码蛋白分子质量为24.64 k D,等电点p I5.80,不含信号肽,无跨膜区。二级结构中α-螺旋结构占60.19%、延伸链占5.21%、无规则卷曲占34.60%。序列比对和系统进化分析表明,PgFUL人参PgMADS protein3(BAK20018.1)的序列同源性为100%,与加拿大蝙蝠葛(AGX01589.1)相似度达95%,属于A功能基因中的eu FUL进化系。

生物质炭对人参连作土壤微生物组成及功能的影响

【目的】探究栽培人参Panax ginseng C.A.Mey.后土壤细菌群落多样性与功能变化,以及增施生物质炭对土壤细菌群落多样性与功能的影响。【方法】对人参连作土壤进行不同生物质炭改良的田间试验,结合高通量测序技术,分析土壤细菌群落多样性与功能变化。【结果】植参土壤(前茬作物为三年生人参)中Spartobacteria_genera_incertae_sedis、Sphingomonas、Gemmatimonas、Afipia、Gp1、Gp2、Gp3、Gp6、Rummeliibacillus 9个属细菌数量显著降低,表明栽培人参或人参根系分泌物可能抑制上述细菌的生长。另外,植参土壤Gaiella属细菌数量显著增加,添加生物质炭后该属优势度进一步增加;说明栽培人参或人参根系分泌物以及施用生物质炭均可促进该细菌的生长。相较于新林土,植参土壤细菌数量、群落多样性、细菌分类组成及优势属占比均不同程度地下降,单优势种群比例上升。生物质炭处理对上述劣变趋势具有一定的正向调节作用,细菌分类组成及数量变化趋势趋向于新林土,并协助提升细菌染色质结构和动力学,转录,复制、重组和修复,信号转导机制与细胞防御功能。【结论】增施生物质炭能够提升植参土壤细菌多样性,调节细菌群落结构以及细菌功能,使老参地土壤朝良好的方向发展。研究结果为连作人参土壤的修复及人参栽培提供了理论参考。

关防风立枯病病原菌根际拮抗细菌筛选与鉴定

为筛选出对立枯丝核菌Rhizoctonia solani Kühn具有优良防效的拮抗菌株。本研究从关防风根际土壤中分离纯化出156株细菌,采用平板对峙法测定菌株SC-32和SC-127对立枯丝核菌均有良好拮抗效果,且兼具广谱抑菌能力;抗生素标记法测定菌株SC-32和SC-127接种35 d后在土壤中含菌量仍能保持2.93×10^(7)和7.83×10^(6)CFU/g;通过盆栽试验研究结果表明,菌株SC-32和SC-127对关防风立枯病的防治效果为60.53%和65.89%,高于菌剂和农药处理。通过形态学、生理生化特征、16S rDNA基因序列进行分类学鉴定确定菌株SC-32和SC-127均为贝莱斯芽胞杆菌Bacillus velezensis。

春季黄芩质量形成与生态因子和关键酶基因表达的关系

为研究春季黄芩质量变化及外界环境因素和内在关键酶基因表达对其的影响,利用高效液相色谱法、紫外分光光度法分别测定4种单体黄酮类化合物和总黄酮含量,通过实时荧光定量PCR法分析黄芩苷合成途径中9种关键酶基因(PAL、C4H、4CL、CHS、CHI、FNS、F6H、UBGAT、GUS)表达量,并同时记录环境参数。从药效成分含量变化方面看,春季对二年生黄芩进行采收时应选择在5月末至6月初;影响二年生春季黄芩根部药效成分积累较大的关键酶基因为CHI、GUS、4CL和PAL;土壤温度、空气温度(Ta)、空气湿度(RH)、最低空气温度(Ta_(Min))与春季二年生黄芩根部药效成分的积累关系较大,最高空气温度(Ta_(Max))、降雨和土壤含水量(SWC)对其也具有明显的影响作用,光照和短时强降雨影响不大;土壤中的水分和温度对黄芩药效成分的积累有重要影响,春季土壤中水分与温度对黄芩根部质量的影响不同,土壤温度相比于SWC影响较大。试验明确了二年生黄芩春季采收的时间及其药效成分积累与生态因子、关键酶基因表达的关系,为指导黄芩药材质量的提高和最佳采收期的确定提供理论依据。

代谢组学在人参研究中的应用进展

阐述代谢组学的定义和研究方法。从基源鉴定、生长环境、采收时期、炮制方法、药理活性几方面综述人参的代谢组学研究进展,并归纳总结代谢组学在人参研究中的问题及未来发展方向,为人参的深入研究提供思路。

生态因子对黄芪甲苷合成及其关键酶基因表达的影响

以二年生膜荚黄芪为试验材料,探究生态因子对膜荚黄芪根中黄芪甲苷含量及其关键酶基因表达量的影响。测定二年生黄芪的黄芪甲苷含量,并采用实时荧光定量PCR分析黄芪甲苷合成途径中7个关键酶:乙酰辅酶A乙酰基转移酶(AACT)、甲羟戊酸激酶(PMK)、甲羟戊酸焦磷酸脱羧酶(MVD)、异戊二烯焦磷酸异构酶(IDI)、法尼基焦磷酸合酶(FPS)、角鲨烯合酶(SS)、角鲨烯环氧酶(SE)基因表达量。结果表明:光合有效辐射、土壤湿度、温度、降雨量、最大降雨强度均会影响根部黄芪甲苷合成,其中温度和光合有效辐射与黄芪甲苷含量呈显著正相关(P<0.05),土壤湿度、降雨量、最大降雨强度与黄芪甲苷含量呈负相关。黄芪甲苷合成关键酶基因在黄芪甲苷积累的重要时期表达较高,黄芪甲苷合成关键酶基因的表达相互影响,膜荚黄芪根中关键酶基因的表达对黄芪甲苷积累大多为正相关关系;其中PMK基因与黄芪甲苷含量呈显著正相关(P<0.05),为主要调控基因。

辽细辛叶绿体基因组密码子使用偏好性分析

确定中草药辽细辛叶绿体基因组密码子使用偏好性及其成因。密码子使用特性利用CodonW 1.4.2软件和CUSP程序分析50条经筛选的CDS序列,结合中性绘图、ENC-plot和PR2-plot分析,最终确定最优密码子。结果显示,叶绿体基因组密码子不同位置碱基GC含量的总体趋势为GC_(1)(47.60%)>GC_(2)(40.25%)>GC_(3)(30.96%),ENC值与GC_(3)呈极显著正相关,RSCU值大于1的密码子数量有31个,其中30个密码子以A/U结尾,仅1个以G结尾,表明密码子第3位碱基偏好以A/U结尾;ENC值分布在38.10~58.19之间,平均值为48.77,存在较弱密码子使用偏性;进一步分析发现自然选择是影响辽细辛密码子使用偏性的主要因素;以ENC值和RSCU值为参考,共筛选出18个最优密码子,除UUG外,其余17个密码子均以A/U结尾。该结论可为辽细辛的叶绿体基因工程、系统进化、环境适应等研究提供参考依据。

不同病害诱导下土壤性质变化及其对人参皂苷积累的影响

为探究人参病株(根腐病、锈腐病、灰霉病、黑斑病)与健康人参土壤差异及其与人参皂苷含量积累的关系,采用4年生罹病及健康人参及其根际土壤为材料,检测土壤理化性质与土壤酶活性,并用HPLC测定人参皂苷含量变化。结果表明:土壤中pH、土壤电导率(EC)、速效磷、速效钾、蔗糖酶、脲酶、蛋白酶是病株根际土壤性质变化的重要表征指标,变化幅度分别为-9.16%~-4.22%,17.35%~156.53%,-63.65%~56.37%,15.28%~66.17%,-27.28%~-12.51%,-31.18%~-4.56%,26.47%~67.34%。对人参品质指标测定,发现受病害影响最大的是根干质量;对人参皂苷测定,发现受病害影响最为敏感的是人参皂苷Rb1,其降幅为6.43%~36.73%。采用灰色关联度进行综合分析,结果显示,人参药效成分含量与土壤酶活的关联度大于土壤理化性质,其中pH、碱解氮、蔗糖酶、酸性磷酸酶对4种人参药效成分含量积累影响较大。

化肥减施、有机肥替代对防风产量、品质的影响

为探讨道地产区栽培防风适宜的施肥模式,采用田间试验分别考察了有机肥替代(有机肥+氮磷钾配施)与化肥减施(有机肥+氮磷钾减量配施、有机肥+氮磷钾减量配施+生物质炭土壤调理剂)施肥模式下防风产量、品质与土壤质量变化,并采用CRITIC权重法分别对药材品质评价数据集、土壤质量评价数据集进行了综合分析。结果发现(1)有机肥替代模式下防风产量增幅为4.93%~12.67%;化肥减施YHT15处理下增产44.43%,高于有机肥替代模式。(2)2种施肥模式下防风药材质量均高于《中国药典》标准,增施生物质炭有助于药材质量的提高,增幅82.83%~181.54%。CRITIC法分析显示药材品质综合得分较高的施肥处理为YHT15、YH30、YH15。(3)2种施肥模式下土壤质量均高于对照,土壤质量综合得分较高的施肥处理为YHT15、YHT30、YHT。该研究表明添加生物质炭作为土壤调理剂,配施适量有机肥,减施部分化肥的施肥模式是吉林省西部白城地区发展防风种植的适宜方式,其具体施肥方式为:基肥为过磷酸钙361 kg·hm^(-2)+硫酸钾110 kg·hm^(-2)+有机肥82 kg·hm^(-2)+稻壳生物质炭10000 kg·hm-2,以尿素追肥3次,分别为29、29、20 kg·hm^(-2)。

不同产地蒙古黄芪毛蕊异黄酮葡萄糖苷含量与土壤因子的关系

为研究不同产地蒙古黄芪毛蕊异黄酮葡萄糖苷与土壤因子之间的关系,选取33个不同产地的蒙古黄芪及其根际土壤,测定其所含毛蕊异黄酮葡萄糖苷含量,并将毛蕊异黄酮葡萄糖苷含量与土壤因子进行主成分分析。结果表明:有效磷、有效钾、有效钙和有效镁利于黄芪中毛蕊异黄酮葡萄糖苷的积累,吉林部分地区、宁夏地区、甘肃地区、内蒙古地区的土壤适合种植蒙古黄芪。