锰胁迫对垂序商陆生长发育的影响

以垂序商陆为试验材料,采用温室溶液培养方法,在生长介质中添加不同浓度(1、5、8、12和15mmol·L-1)的锰离子,研究锰胁迫对垂序商陆生长发育的影响。结果表明:随着生长介质中锰含量的升高,垂序商陆种子的发芽率、发芽势和有丝分裂指数逐渐降低,幼苗根的生长逐渐受到抑制,根系活力呈下降趋势,植物体各器官的生物量减少。当锰胁迫浓度≥12mmol·L-1时,锰对垂序商陆的生长发育产生非常明显的毒害效应,导致种子的发芽、根尖有丝分裂和幼苗根的生长受到严重抑制,生物量显著减少。锰胁迫对垂序商陆幼苗的芽影响较小,而对生殖器官影响较大,严重降低了垂序商陆的结实数量与质量。     

美洲商陆毛状根诱导及其离体培养的影响因素

为了探讨利用美洲商陆毛状根生产其药用成分的可能性,研究了美洲商陆毛状根诱导及其离体培养的影响因素。结果表明,美洲商陆叶片外植体被发根农杆菌ATCC 15834感染约18 d后,从其叶片外植体形态学下端叶脉切口处产生毛状根,其中以预培养1 d,农杆菌感染20 min,共培养4 d时的毛状根诱导率最高,达到70%。PCR扩增和硅胶薄层层析结果显示,发根农杆菌Ri质粒的rol C基因以及冠瘿碱合成酶基因已在美洲商陆毛状根基因组中整合和表达。所获得的美洲商陆毛状根系都能在无外源激素的MS固体培养基上快速自主生长;其中以毛状根根系2的生长速度最快、分生侧根能力最强和根表面的根毛密度最高;毛状根根表面呈紫红色或呈白色。在供试的MS、1/2MS、B5和6,7-V液体培养基中,以无外源激素的MS培养基最适合美洲商陆毛状根根系生长。与无外源激素的MS培养基相比,6,7-V培养基更有利于毛状根中商陆皂苷甲的合成与积累。本文所建立的美洲商陆毛状根诱导及其离体培养的适宜条件为今后利用其毛状根株系的规模培养来生产其药用有效成分商陆皂苷甲奠定了实验和技术基础。     

锰超富集植物垂序商陆(Phytolacca americana L.)的认定

针对目前国内锰超富集植物商陆属（Phytolacca）植物名称混乱的状态,在重新审查锰超富集植物——商陆（Phytolaccaacinosa Roxb．）的野外标本和温室培养植物的基础上,比对中国科学院昆明植物所标本馆的腊叶标本,并查阅相关文献资料。以期正确认定锰超富集累植物的学名。结果表明,湘潭锰矿尾矿废弃地原生的锰超富集植物实为垂序商陆（Phytolacca americana L）,国内外相关研究论文中出现的商陆和美洲商陆实为垂序商陆的同物异名。这一植物名称的认定,将对避免锰超富集植物研究重复进行、保证相关研究正常有序开展具有重要意义。     

沙质海岸防护林入侵植物垂序商陆的防治

垂序商陆的入侵给我国沿海防护林造成了严重危害.本研究在入侵程度相对一致的刺槐林下设置样地,采用物理(刈割、切根)、化学(喷洒无公害除草剂)方法进行控制试验,并以林下紫穗槐发育良好、未进行处理的地段作为对照,探索控制垂序商陆生长的有效方法.结果表明:刈割能快速降低垂序商陆各项生长指标,但次年即恢复至对照水平.1/3切根仅减少了当年地上部分生长量,第3年又恢复至处理前水平,而2/3切根和完全切根处理一次即可有效地清除垂序商陆.精喹禾灵和百草枯仅能杀死其地上部分,次年即恢复至处理前水平,而45g·L-1草甘膦处理的垂序商陆死亡率达到100％,第3年新萌发垂序商陆生长与结实量已明显恢复.紫穗槐发育良好地段的垂序商陆各生长指标始终处于较低的平衡状态.采用紫穗槐替代法是长期控制垂序商陆的有效防治方法.     

商陆属2种植物花器官发生过程观察

该研究采用扫描电镜观察红蕊商陆(Phytolacca esculenta)和浙江商陆(Phytolacca zhejiangensis)的花器官发生过程,以明确商陆属植物花的基数,以及雄蕊和雌蕊是否具有叶性器官发生的特点,阐明商陆属植物花发生的模式。观察结果显示:(1)红蕊商陆和浙江商陆在花原基发生后,小苞片以2/5圆周相继发生,花被片的发生紧接小苞片的发生进行,花被与小苞片的发生均有顺时针和逆时针方向,且二者的发生方向始终一致。(2)花被发生结束后,雄蕊在花顶端分生组织的环状分生组织上发生,没有明显的发生顺序,近似同时发生;2轮雄蕊时内轮雄蕊先发生;外轮雄蕊有少数有时偶然与花被互生,但因外轮雄蕊数多于花被数,雄蕊与花被常不互生,也没有规律性。(3)红蕊商陆和浙江商陆的心皮都在雄蕊发生后,紧接着开始发生,且雌蕊与雄蕊(或内轮雄蕊)互生发生;心皮没有发生的先后次序,且每个心皮在基部连成一个整体形成雌蕊基部并发育成为子房。(4)红蕊商陆和浙江商陆的花基数为5,雄蕊和雌蕊的发生及数目不符合5基数的特点。研究认为,红蕊商陆和浙江商陆为5基数花,该研究结果不支持商陆属植物为3基数花的发生模式。     

商陆细胞培养生产甜菜苷的研究——高含量细胞株的细胞团块筛选法

商陆(Phytolacca acinosa)体内特别是果实中含有紫红色色素——甜菜苷,可用于食物着色和制造化妆品。利用培养细胞生产天然色素已成为细胞工程领域一项重要的研究内容。在一般情况下,培养细胞内的目的产物比原植物中的含量低。本文主要报道商陆培养细胞中甜菜苷色素合成的诱导和高含量细胞株的细胞团块筛选法。经培养基筛选试验,建立了适合于商陆细胞生长与甜菜苷色素合成的二步培养系统。采用 MS 基本培养基添加 1mg/L的 NAA,1mg/L 的2,4-D 和0.1mg/L 的 BA 可诱导质地疏松     

垂序商陆叶片总皂苷的提取及杀虫活性研究

对纤维素酶-微波协同提取垂序商陆(Phytolacca americana Linn.)叶片总皂苷过程中纤维素酶用量、纤维素酶作用时间、微波提取时间和微波功率进行单因子实验和L9(34)正交实验,测定了4月至10月叶片总皂苷含量及总皂苷提取物对小菜蛾[Plutella xylostella(Linn.)]的灭杀活性。结果表明:纤维素酶用量、纤维素酶作用时间、微波提取时间和微波功率均对垂序商陆叶片总皂苷得率有明显影响。垂序商陆叶片总皂苷的最佳提取条件为纤维素酶用量0.08 g·g~(-1)、纤维素酶作用时间100 min、微波提取时间35 s和微波功率400 W;该条件下叶片总皂苷得率为2.53%。随着时间的推移,垂序商陆叶片总皂苷含量呈"升高—稳定—降低"的趋势,总皂苷含量在8月最高,9月之后急剧下降。在同一处理时间,小菜蛾的校正死亡率随着总皂苷提取物质量浓度的提高逐渐升高;同一质量浓度总皂苷提取物条件下,小菜蛾的校正死亡率随着处理时间的延长也逐渐升高。质量浓度5.0 mg·m L-1总皂苷提取物处理96 h时小菜蛾的校正死亡率达73.3%。9月总皂苷提取物对小菜蛾的灭杀效果优于5月和7月。本研究初步建立垂序商陆叶片总皂苷的纤维素酶-微波协同提取条件,明确其叶片总皂苷提取物对小菜蛾具有一定的灭杀活性,为利用垂序商陆叶片开发生物农药提供参考。     

灵山湾国家森林公园垂序商陆土壤种子库时空动态及其对防除措施的响应

土壤种子库是植物潜在的种群,对生态系统稳定和未来植被的结构、功能有着举足轻重的影响。垂序商陆(Phytolacca americana)的入侵已对山东省胶南市灵山湾国家森林公园的森林生态系统构成严重危害。为调查该物种在公园内的潜在扩散能力,于2009—2014年调查了刺槐(Robinia pseudoacacia)林、黑松(Pinus thunbergii)林、刺槐黑松混交林和紫穗槐(Amorpha fruticosa)林(灌丛)4种林分类型,以及2009年采用物理和化学控制入侵危害严重的刺槐林内的土壤种子库。结果表明:垂序商陆种子在4种林分中均有发现,在刺槐、黑松林内表现为由林缘至林内逐步降低的趋势。垂序商陆种子只存在于枯落物层和5 cm以上的土壤中,随土层深度的增加而减少,枯落物层土壤种子库由林缘到林内呈递减趋势。与2009年相比,2014年黑松林和灌丛中平均种子库密度分别降低46%和44%,刺槐林和混交林分别增加299%和355%。垂序商陆种子发芽率在10%以下,随土层深度的增加而依次降低。采用物理、化学控制措施的刺槐林内垂序商陆的更新量、结实量、种子库含量均明显高于紫穗槐林的。调查结果表明垂序商陆土壤种子库具有明显的空间异质性,并且保持了较强的繁殖潜力,营造紫穗槐灌丛可以有效控制垂序商陆的扩散,可为经营沿海防护林提供理论指导。     

商陆属中五基数花起源于三基数花的新证据——非洲商陆的花器官发生

运用扫描电镜和石蜡切片方法对非洲商陆Phytolacca dodecandra L′Her.的花器官发生过程及花器官各部分的位置排列进行了观察。结果表明：非洲商陆萼片5枚,以螺旋向心方式发生;没有观察到花瓣原基的发生;雄蕊为螺旋离心方式发生,前4枚雄蕊分2对出现在对萼位置,但此后发生的雄蕊的发生顺序明显区别于其他种;心皮4-5枚,与内部雄蕊互生。本文探讨了时空因素对花器官发生的影响,基于对非洲商陆花器官发生的观察,否定了“商陆属源于二轮雄蕊样式”的假说,并为商陆属中“五基数花起源于三基数花”的观点提供了新的证据。     

商陆属植物的花器官发生

为进一步研究商陆科的系统位置提供花器官发生和发育的证据,在扫描电子显微镜下观察了商陆Phytolacca acinosa、多雄蕊商陆P. polyandra和垂序商陆P. americana的花器官发生.结果表明: 商陆属植物花被的发生均为2/5型螺旋发生.在同一个种不同的花蕾中,花被的发生有两种顺序:逆时针方向和顺时针方向.远轴侧非正中位的1枚先发生.雄蕊发生于环状分生组织.在单轮雄蕊的种中8-10枚雄蕊为近同时发生;两轮雄蕊的种8枚内轮雄蕊先发生,6-8枚外轮雄蕊随后发生,内轮雄蕊为同时发生,外轮雄蕊发生次序不规则.心皮原基也发生于环状分生组织,8-10枚心皮原基为同时发生.在后来的发育过程中,商陆的心皮发育成近离生心皮雌蕊;其他2种心皮侧壁联合发育成合生心皮雌蕊.对商陆属植物花器官发生的类型及发育形态学做了分析,结果支持商陆科在石竹目系统发育中处于原始地位的观点.     

垂序商陆种子油与根皂苷微波辅助提取工艺及种子油理化性质与根皂苷杀虫活性研究

为更好地开发利用垂序商陆(Phytolacca americana L.),本文关注了垂序商陆种子油与根皂苷的微波辅助提取工艺,及种子油理化性质与根皂苷对农业害虫的灭杀效果。结果发现:(1)垂序商陆种子油的微波辅助最佳提取工艺为料液比1∶10(g/m L),微波时间70 min,微波功率300 W,微波温度50℃,种子油得率26.8%;(2)根中皂苷最佳提取工艺为料液比1∶25,微波时间80 min,微波功率500 W,微波温度70℃,根皂苷得率3.22%;(3)垂序商陆种子油密度、折光值、碘值、酸值、过氧化值、皂化值分别为0.887 g/m L、1.542 n_D~(20)、138.6 g I2/100g、0.89 mg KOH/g、28.25 meq/kg与185.7 mg KOH/g;(4)根皂苷对供试害虫小菜蛾具明显杀虫活性,小菜蛾死亡率随处理时间增加呈递增趋势,至第4 d时达84.4%。结果表明,微波在垂序商陆种子油与根皂苷提取中可起到很好的辅助效果,二者在粮油安全或生物农药领域具有较好的开发潜能。     

入侵植物美洲商陆对光环境的适应性

测定了高光照和低光照2种光环境下美洲商陆的光合性能指标以及比叶面积、热值、碳素、氮素利用效率等,以分析其对光环境的适应性。结果表明:低光照下美洲商陆的光饱和点、光补偿点、暗呼吸速率都显著低于高光照下的值,但表观量子效率、最大净光合速率和光合系统性能指数却与高光照下无明显差异;低光照下比叶面积远大于高光照下,叶绿素a/b值则显著低于后者。另外,低光照下美洲商陆的光合氮利用效率、矿质元素利用效率和光能利用效率显著高于高光照下的植株,而热值及碳素和水分利用效率则显著低于后者。研究表明,美洲商陆可以根据光环境的变化来调整形态和生理适应性,使其在不同环境下均能够充分利用丰富资源且最大可能地利用限制性资源。     

锰胁迫对垂序商陆叶片形态结构及叶绿体超微结构的影响

以超富集植物垂序商陆为实验材料,通过温室实验,研究不同锰处理条件下垂序商陆叶片受害症状、叶片形态结构和叶绿体超微结构的变化。当生长介质中锰供应水平为1 000 μmol?L-1时,垂序商陆生长良好,叶片未表现出受害症状,其形态结构和超微结构也没有明显的变化;当锰供应水平为5 000 μmol?L-1时,叶片开始出现褪绿现象,叶肉细胞排列疏松,栅栏组织细胞膨胀, 叶绿体数量减少,外膜部分解体,类囊体膨胀, 基质片层扭曲, 淀粉粒颗粒变小;当锰供应水平为12 000μmol?L-1时,叶片发生大量的褪绿现象,伤害率高达87.33%,并且伤害率随着锰胁迫时间的延长明显升高,叶肉细胞发生扭曲变形,叶绿体皱缩,外膜解体,类囊体空泡化加剧,基质片层严重扭曲,基粒排列紊乱甚至模糊成絮状,嗜锇颗粒增多。 尽管在高锰浓度胁迫条件下植物叶肉细胞及叶绿体超微结构出现一定程度的毒害特征,但垂序商陆仍能完成部分功能,维持其个体的生长,这进一步表明超富集植物垂序商陆具有极强的锰耐性。     

美洲商陆抗病毒蛋白的研究

美洲商陆抗病毒蛋白(pokeweed antiviral proteins.PAP)是一种具有多种生物功能活性的蛋白质,其在广谱抗病毒方面有重要的应用价值。综述美洲商陆抗病毒蛋白的分子结构与功能,抗病毒的分子机理及其在植物基因工程中的应用。     

美洲商陆抗真菌蛋白转化烟草的研究和抗病性检测

本研究为美洲商陆抗病毒蛋白(PaAFP)基因首次对植物遗传转化的研究,转入烟草中研究此蛋白对烟草立枯病的抗性。从美洲商陆叶片中获得美洲商陆抗真菌蛋白前体蛋白基因cDNA序列,构建植物表达载体pCAMBIA1300-PaAFP,通过三亲杂交法将其导入根癌农杆菌LBA4404受体菌,转染烟草获得了大量再生转基因植株。PCR、Southern杂交、RT-PCR以及Tris-Tricine-SDS-PAGE检测结果表明目的基因已经整合到烟草基因组中,并且已经得到转译。转基因植株苗期抗立枯病试验表明,转基因烟草植株对立枯丝核菌表现出了抗性。     

商陆单细胞平板培养及色素高产细胞株的筛选

研究了细胞悬浮培养时间、培养方法和接种密度对商陆单细胞平板培养植板率的影响,建立了筛选色素高产细胞株的简单实用的方法。结果表明：普通单细胞平板时培养法培养商陆单细胞的植板率很低,而以悬浮培养１４－２１ｄ的单细胞为材料,接种密度为５＊１０＾３／ｍｌ时,进行条件培养和看护培养,植板率达１１．０２％。根据细胞平板培养结果,可在显微镜下直接观察单细胞克隆的颜色,筛选出商陆色素高产细胞株。     

商陆属植物的花器官发

为进一步研究商陆科的系统位置提供花器官发生和发育的证据,在扫描电子显微镜下观察了商陆Phytolacca acinosa、多雄蕊商陆P. polyandra和垂序商陆P. americana的花器官发生。结果表明： 商陆属植物花被的发生均为2/5型螺旋发生。在同一个种不同的花蕾中,花被的发生有两种顺序：逆时针方向和顺时针方向。远轴侧非正中位的1枚先发生。雄蕊发生于环状分生组织。在单轮雄蕊的种中8-10枚雄蕊为近同时发生;两轮雄蕊的种8枚内轮雄蕊先发生,6-8枚外轮雄蕊随后发生,内轮雄蕊为同时发生,外轮雄蕊发生次序不规则。心皮原基也发生于环状分生组织,8-10枚心皮原基为同时发生。在后来的发育过程中,商陆的心皮发育成近离生心皮雌蕊;其他2种心皮侧壁联合发育成合生心皮雌蕊。对商陆属植物花器官发生的类型及发育形态学做了分析,结果支持商陆科在石竹目系统发育中处于原始地位的观点。     

商陆蛋白质的纯化及其抗单纯疱疹病毒(Ⅱ型)活性的研究

纯化的商陆蛋白质Ⅰ在SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳中,只显示一条带,与Sigma SDS-6H四种蛋白质标准品迁移率对比,分子量大约为29,000。采用病毒繁殖量抑制测定法(YR测定),观察商陆蛋白质Ⅰ对疱疹病毒Ⅱ型(HSV-2)在Vero细胞中复制的影响,0.15～15μM出现最大抑制率,50％繁殖抑制率为0.32μM。证明商陆蛋白质Ⅰ对HSV-2有明显的抗病毒活性。     

多效唑(PP333)对美洲商陆毛状根生长和商陆皂苷甲产生的影响

为了探究植物生长调节剂多效唑(PP333)调控药用植物美洲商陆(Phytolacca americana)毛状根生长和次生代谢的可能性, 设计实验并探讨PP333对美洲商陆毛状根生长及其商陆皂苷甲含量的影响。结果表明, 与对照相比, PP333使毛状根根尖及侧根表面呈浅红色, 侧根变得短而粗, 且随着培养基内PP333浓度的升高, 根表面颜色加深。培养基中添加0.5-5.0 mg·L^-1 PP333能促进毛状根中商陆皂苷甲的产生, 其中以1.0 mg·L^-1 PP333的效果最好, 其商陆皂苷甲含量达6.22 mg·g^-1 DW, 约为对照的1.94倍。PP333能提高毛状根苯丙氨酸裂解酶(PAL)的活性, 并可能通过对PAL酶活性的调节来促进毛状根中商陆皂苷甲的产生。     

灵山湾国家森林公园刺槐林下垂序商陆种子雨时空动态

垂序商陆(Phytolacca americana)的入侵给山东省沿海防护林的生物多样性及乔木更新造成了严重的危害, 为揭示其繁殖特性和扩散机制, 在灵山湾国家森林公园刺槐(Robinia pseudoacacia)林下由林缘至林内60 m设置5个梯度, 采用机械布点法对垂序商陆的结实量、种子雨分布和扩散格局进行了调查。结果表明: 1)垂序商陆的结实量与种子雨量由林缘至林内逐渐减小, 分别为2 273-1 846和1 382-621粒·m^-2, 不同空间种子雨密度占结实密度的60.80%-33.64%, 平均为49.52%, 人为搂割及动物取食是种子雨量损失的主要原因; 2)种子雨始于9月中旬, 林缘种子雨的发生早于林内, 种子雨的平均强度由林缘至林内逐渐减小, 在10月下旬和12月中旬各有一次种子雨高峰, 最大强度分别为32-4和59-5粒·m^-2·d^-1; 3)种子雨由林缘至林内散布范围逐渐减小, 同时随距母株距离的增加而减小, 其中最大散布距离与加权平均距离分别为210-180 cm和94.32-63.03 cm, 整体加权平均距离为81.00 cm。表明垂序商陆种子雨具有明显的时空异质性, 对预测其扩散潜力及群落结构组成趋势有重要的意义。