酵母菌促进铅和镉胁迫下麻疯树生长的研究

为了筛选对铅和镉具有抗性和吸附性的酵母菌,构建麻疯树根系-酵母菌联合修复体系,促进高浓度铅和镉胁迫下麻疯树的生长。该研究分别从麻疯树的根段、珙桐的茎段、珙桐的根段分离到3株具有铅、镉抗性的酵母菌,分别命名为Jc、Di1、Di2,测定了三者对铅、镉的抗性和吸附性,并将筛选出的2株能吸附铅、镉的酵母菌菌株接种到麻疯树幼苗,研究接种两种酵母菌的麻疯树植株对铅、镉胁迫的响应。结果表明:经形态学和生理生化特征观察,Jc初步鉴定红酵母属(Rhodotorula sp.),Di1为假丝酵母属(Candida sp.),Di2为德巴利酵母属(Debaryomyces sp.)。三种酵母菌对铅、镉都有一定的抗性,其抗性能力的大小为JcDi2Di1。Di1和Jc对铅和镉都具有一定的吸附性将其用于接种麻疯树幼苗。与不接种酵母菌(CK)的麻疯树植株相比,接种Di1和Jc的麻疯树植株在根、茎、叶、全株干重方面显著增加,叶绿素、全株氮、全株磷浓度显著增加,SOD、POD、CAT的活性提高,丙二醛(MDA)浓度显著下降。从综合接种效应来看,Jc、Di1作为铅、镉的钝化剂,是铅、镉胁迫下促进麻疯树生长的备选菌株,这对于提高麻疯树对铅、镉污染土壤修复效率具有重要的意义。     

大戟科麻疯树属三种植物花器官发生

利用扫描电子显微镜观察了大戟科Euphorbiaceae麻疯树属Jatropha麻疯树J. curcas L.、佛肚树J. podagrica Hook.和棉叶麻疯树J. gossypifolia L.花器官发生。结果表明: 麻疯树、佛肚树和棉叶麻疯树花萼原基均为2/5型螺旋发生。在同一个种不同的花蕾中, 花萼的发生有两种顺序: 逆时针方向和顺时针方向。远轴面非正中位的1枚先发生。5枚花瓣原基几乎同时发生。雄花中雄蕊两轮, 外轮对瓣, 内轮对萼。研究的3种麻疯树属植物雄蕊发生方式有两种类型: 麻疯树亚属麻疯树的5枚外轮雄蕊先同时发生, 5枚内轮雄蕊后同时发生, 佛肚树亚属佛肚树和棉叶麻疯树雄蕊8-9枚, 排成两轮, 内外轮雄蕊同时发生。雌花的3枚心皮原基为同时发生。麻疯树属单性花, 雌花的子房膨大而雄蕊退化, 雄花的雄蕊正常发育, 子房缺失。根据雄蕊发生方式, 支持将麻疯树属分为麻疯树亚属subgen. Jatropha和佛肚树亚属subgen. Curcas。     

施用污泥等废料对稀土矿废弃地土壤中麻疯树生长和元素吸收的影响

城市污泥等废料可以用于调理稀土矿废弃地土壤,而能源植物麻疯树有望成为稀土矿废弃地的先锋植物。本研究通过向稀土矿废弃地土壤中添加污泥(T₁)、污泥+蔗渣(T₂)、污泥+蔗渣+钝化剂(T₃),并以矿区土壤为对照(CK),研究盆栽条件下各处理对麻疯树生长和元素吸收的影响。结果表明: 与CK相比,T₁仅显著提高麻疯树株高,T₂、T₃显著提高麻疯树株高、地径和生物量,其中总生物量提高184.7%以上;3个处理均显著促进麻疯树对N、P、K、Cu的吸收;T₁、T₂显著提高基质中可交换态Zn、Cd、Ni比例,T₃则相反,并显著降低Zn、Cd、Ni在基质中的迁移系数和活性系数,抑制麻疯树对Zn、Pb、Cd、Ni的吸收,抑制率达36.1%以上。隶属函数综合评价结果表明,各处理对麻疯树生长的促进顺序为T₂>T₃>T₁>CK,对麻疯树吸收Cu、Zn、Pb、Cd、Ni的抑制顺序为T₃>CK>T₂>T₁。混施污泥和蔗渣显著促进麻疯树生长和元素吸收,进一步加入钝化剂则显著抑制麻疯树对重金属的吸收,但不影响麻疯树生长。     

基于最大信息熵模型的能源物种麻疯树潜在适宜区

麻疯树(Jatropha curcas L.)为传统能源植物,是作为生物柴油最具希望的植物资源之一。本研究通过收集麻疯树分布点的经纬度数据,基于气候、土壤和地形等37个相关生态因子,采用最大信息熵模型,预测麻疯树的潜在适宜区域,分析影响其生长的主要生态因子特征。结果显示,麻疯树生长最适宜区域主要分布在我国华南地区的广东、海南、香港、台湾和西南地区的广西、云南、四川;对麻疯树分布贡献率较大的主要生态因子为:最暖季度降水量(53.5%)、温度季节性变化标准差(15.8%)、降水量变异系数(9.3%)、年均温变化范围(5.8%)、最湿季度降水量(3.6%)、最干月降水量(3.2%);Maxent模型预测的AUC值大于0.9,表明对麻疯树潜在分布的预测结果较准确。本文对麻疯树潜在分布区域以及影响其分布的主要生态条件的研究结果,可为麻疯树的种植栽培提供科学依据。     

麻疯树的二萜成分

从麻疯树（Jatropha curcas L.)的根中分离得到3个二萜,鉴定为麻疯树酚酮A（iatropholone A)。麻疯树酚酮B（jatropholone B)和一个新的二萜,其结构推定为16－羟基麻疯树酚酮（16-hydroxyjatropholonc),定名麻疯树醇（jatrophol),同时还得到麻疯素（jatrophin),β-谷甾醇－β-D－葡萄糖甙（β－D－glucoside-β-sitosterol),tomentin,蒲公英脑（taraxerol)以及β-谷甾醇。     

麻疯树的二萜成分

从麻疯树（Jatropha curcas L.)的根中分离得到3个二萜,鉴定为麻疯树酚酮A（iatropholone A)。麻疯树酚酮B（jatropholone B)和一个新的二萜,其结构推定为16－羟基麻疯树酚酮（16-hydroxyjatropholonc),定名麻疯树醇（jatrophol),同时还得到麻疯素（jatrophin),β-谷甾醇－β-D－葡萄糖甙（β－D－glucoside-β-sitosterol),tomentin,蒲公英脑（taraxerol)以及β-谷甾醇。     

金沙江干热河谷地区麻疯树单粒种子核糖体失活蛋白含量及其与种子性状的相关性

对金沙江干热河谷地区麻疯树(Jatropha curcas L.)种子中具有抗肿瘤活性的核糖体失活蛋白curcin含量及其生物学性状进行研究。结果表明,用酶联免疫吸附法测定麻疯树单颗种子的curcin含量为0.275～3.183 mg g-1,平均(1.369±0.055)mg g-1。Pearson相关性分析表明:单粒麻疯树种子的curcin含量与种子其他性状的相关性均未达显著水平,但与种子质量、种仁质量及含油量存在一定程度的负相关,而与出仁率和可溶性蛋白含量存在一定的正相关,且与可溶性蛋白含量的正相关系数(0.190)和与含油率的负相关系数(–0.177)较高。这表明可在金沙江干热河谷地区开展高curcin含量麻疯树种质资源收集和选育工作,以及培育高含油量、高curcin含量的双高品种,以提高麻疯树生物燃油产业的综合效益。     

麻疯树水通道蛋白新基因JcPIP干旱胁迫下的功能分析

采用RT-PCR和RACE技术,从大戟科(Euphorbiaceae)耐旱植物麻疯树(Jarropha curcas)cDNA中克隆得到了一个麻疯树质膜内膜蛋白(PIP)新基因,命名为JcPIP.聚类分析表明,麻疯树PIP蛋白与蓖麻、葡萄和菠菜的PIP蛋白在进化上有最近的亲缘关系.将JcPIP基因在非洲爪蟾卵母细胞(xenopus oocytes)中异源表达发现细胞膨胀率扩大了10倍,表明JePIP基因编码的是一个水通道蛋白.合成亲水性、抗原性好的JcPIP保守序列多肽,制备并纯化JcPIP多克隆抗体.Western-bbt检测显示JcPIP蛋白富集在29 kDa区段,且在麻疯树各组织中均有大量表达.PEG-6000干旱胁迫下麻疯树叶片JcPIP蛋白丰度增加,复水后丰度开始下降,表明JcPlP与麻疯树的耐旱性相关.     

交替氧化酶在麻疯树盐胁迫响应中的作用

麻疯树耐贫瘠,能在降水量少、环境恶劣的地区种植,但麻疯树的抗逆机理至今尚未揭晓。研究了盐胁迫对麻疯树生长的影响以及交替氧化酶(AOX)在麻疯树盐胁迫响应中的作用。结果表明,麻疯树具有较强的耐盐性,200 mmol/L和400mmol/L NaCl处理对麻疯树幼苗生长影响不大,叶片叶绿素含量和细胞含水量与对照组材料相比无明显差异。1 mol/L NaCl处理时麻疯树生长减缓,气孔开度降低,但未表现出明显的胁迫损伤。盐胁迫条件下,AOX呼吸和AOX基因的转录水平明显上升。与对照组材料相比,AOX基因转录水平在200 mmol/L和400 mmol/L NaCl处理时上升近两倍,而在1 mol/L NaCl处理时上升近3倍。结果表明,AOX可能在麻疯树盐胁迫应答过程中起关键作用,与减轻植株氧化损伤有关。     

喀斯特环境下两种生物质能源植物的光合产能

以贵州省贞丰县鲁荣乡五个地区为采样点,选择各点生长良好、树龄4～5a的野生成年麻疯树与油桐作为研究对象,测定采样点土壤的理化性质和植物的光合、叶绿素荧光参数及干质量热值。结果表明:土壤磷含量的大小顺序为许妹<沙坝<喜朝<孔索<里外;土壤HCO3-含量大小顺序为许妹>喜朝>里外>孔索>沙坝。土壤pH>8时,土壤有效磷含量越高或者HCO3-含量越低,麻疯树与油桐光合能力越强,同一生长点的麻疯树光合与抗胁迫能力都高于油桐。麻疯树和油桐热值均随土壤磷含量增加而增大,随土壤HCO-3含量增加而减小。油桐抗逆性差于麻疯树,但产能多于后者。因此,可以依据土壤的理化性质选择种植麻疯树和油桐。     

土壤含水量对麻疯树幼苗生长及其生理生化特征的影响

以麻疯树(Jatropha curcas L.)1年生盆栽幼苗为材料,通过设置3个土壤水分(分别为80%、50%和30%田间持水量(FC))处理,研究土壤含水量对麻疯树幼苗生长及生理生化指标的影响,探讨麻疯树的水分适应性。结果表明:随土壤含水量的降低,麻疯树的株高、生物量等均呈下降趋势,根重比、根冠比和比叶面积无显著变化;蒸腾速率和气孔导度显著降低,净光合速率和PSII的光能转换效率无明显变化;叶片色素含量显著升高。在80%FC下,丙二醛和过氧化氢含量、可溶性糖和游离脯氨酸含量、超氧化物歧化酶活性和抗坏血酸含量均呈现最大值。在本实验条件下:麻疯树作为一种抗旱性较强的树种,30%FC没有对其造成干旱胁迫;而从生理生化代谢方面看,80%FC不能为麻疯树生长提供最适宜的条件,主要体现在体内自由基积累、膜脂过氧化程度加重以及叶绿体色素含量的降低,但体内抗氧化防御系统的积极防御和渗透调节物质含量的增加缓解了水分过多对麻疯树造成的伤害,从而没有对净光合速率造成影响。因此,在当地土壤养分状况下,以30%-50%FC的土壤含水量栽培,更有利于麻疯树的生长。     

土壤水、氮供应对麻疯树幼苗光合特性的影响

在盆栽半控制试验中, 采用两因素的随机区组设计, 在3个土壤水分梯度(分别为80%、50%和30%的田间持水量(FC))下研究了施氮肥和不施氮肥处理麻疯树(Jatropha curcas)幼苗的光合特性。比较了不同水分和氮素供应条件下麻疯树幼苗的光合-光响应和CO₂响应曲线、PSII的最大光化学效率(F_v/F_m)、氮含量和光合色素含量之间的差异。结果表明: 1)施氮肥处理中, 随着土壤水分含量的增加, 叶片表观量子效率(AQY)、光补偿点、最大净光合速率、羧化效率、光呼吸速率、暗呼吸速率和叶片氮含量均呈现增加的趋势, 而且均在80% FC下最高。2)不施氮肥处理中, 随着土壤水分含量的增加, 麻疯树各光合参数均与施氮肥处理呈现相反的变化趋势。3)在30% FC下, 施氮肥处理和不施氮肥处理相比, 氮含量显著增加, AQY、F_v/F_m、光合色素含量无显著的变化, 其他各项指标均显著降低。这些结果表明, 水氮耦合效应对麻疯树光合特性有显著影响, 尤其是在80% FC下增施氮肥的效果最为明显。因此, 在土壤氮素含量不高的情况下, 麻疯树更适宜在较低的土壤水分下生长, 土壤水分较高反而不利于麻疯树的光合作用; 而如果增施氮肥, 麻疯树在土壤水分含量较高时生长更好。     

西南地区麻疯树天然种群遗传多样性的等位酶变异

为了揭示麻疯树(Jatropha curcas)天然种群的遗传多样性和遗传结构, 采用聚苯烯酰胺凝胶垂直平板电泳技术, 对采自四川、云南、贵州3个省的10个麻疯树天然种群的叶片样本进行了同工酶分析。7个酶系统10个位点的检测结果表明: 麻疯树种群水平上的遗传多样性较高, 每位点平均等位基因数为2.428 6, 多态位点百分率为97.14%, 平均期望杂合度为0.396 4。种群间遗传分化系数为0.041 3, 种群间总的基因流较高, 为5.808 9, 种群间遗传一致度较高(Shannon信息指数为0.921 7- 0.995 3)。非加权类平均法(UPGMA)聚类结果显示, 10个种群的遗传距离与地理距离相关性不显著。麻疯树天然种群具有较低程度的遗传分化、较高的基因流, 种内及种群内多样性丰富, 这为麻疯树优良品种的选育提供了良好的遗传基础。     

木本油料植物麻疯树的研究进展

近来,麻疯树(Jatropha curcas L.)因可以作为生物柴油的原料而受到广泛关注。虽然麻疯树具有含油量高且可在边际土地种植的优势,但同时存在理想品种缺乏、种植面积限制、基础研究薄弱等方面的问题。为了使常规育种和生物技术改良工作者更好地了解麻疯树的研究进展,确定日后麻疯树育种和遗传改良的方向,综述了麻疯树种质资源与遗传多样性分析、生理及对环境适应性、组学研究、油脂合成功能基因研究、育种等方面国内外的最新进展。     

不同非生物胁迫对麻疯树幼苗光合速率等生理指标的影响

对麻疯树(Jatropha curcas L.)幼苗在不同非生物胁迫下的净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)等生理指标的变化进行了研究。结果表明,在缺磷处理中,麻疯树叶片Pn保持在对照的90%左右,气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)在处理2 d后显著增加,Gs上升20%～40%,Ci升高4%～16%,Tr变化不大;处理17 d时,麻疯树的P含量下降55%～85%,而干重只下降3%。缺氮处理9 d时麻疯树叶片的Pn下降到最低,之后维持在对照的64%左右,Gs在处理2～7 d显著高出对照15%～57%,处理9～16 d恢复到对照水平,Ci从第2天开始上升,高出对照4%～24%,Tr变化不大;处理17 d时组织中N含量显著下降47%～78%,植株干重下降23%。盐胁迫处理5 d后,麻疯树叶片Pn降低到对照的54%,之后维持在对照的48%左右,Gs、Ci和Tr与Pn的变化一致,均呈下降趋势;处理17 d,叶柄和茎中P含量增加37%～54%,组织中K+/Na+下降87%～96%,植株干重下降18%。干旱胁迫处理6 d,叶片Pn快速下降至29%,Gs、Ci和Tr与Pn整体变化趋势一致;处理第7天,叶片细胞膜透性增加67%,停止浇水17 d后植株干重下降55%,同时叶片卷曲下垂,老叶脱落。麻疯树植株Pn在缺磷胁迫过程中最早达到相对稳定状态,其次为盐胁迫和缺氮胁迫。这说明麻疯树植株对缺磷环境具有良好的适应性,而对缺氮环境适应性相对较差;耐盐类型可能属于逃避盐害中的聚盐植物,适应干旱环境的机制属于御旱性类型。     

麻疯树种油的理化性质及籽粕中元素含量分析及其应用价值初探

麻疯树(Jatropha curcas L. )为大戟科(Euphorbiaceae)麻疯树属(Jatropha L. )植物,果实含油量高,种仁含油量在60%左右,可用于加工提炼优质生物柴油,以替代日益紧缺的石油能源~([1-2]).近年来,由国家科学技术部和联合国开发计划署共同开展的绿色扶贫项目中,麻疯树已经在中国石漠化最为严重的贵州、四川及云南等省区试种成功.麻疯树全株有毒,其种子、树皮、叶、根和乳汁中含有多种化学成分,可作为医药和生物农药资源;其种子加工后残留的油饼中蛋白质含量较高,可作为优质肥料,经脱毒后也可作为饲料~([3]).     

能源植物麻疯树的分子生物学最新研究进展

随着现代高通量测序技术的快速发展,在重要能源植物麻疯树中涌现出大量的序列信息,从而极大地促进了其分子生物学研究的进程。本研究从麻疯树分子生物学研究方法和研究结果比较分析的角度,回顾了近年来麻疯树种间与种内遗传多样性、遗传连锁图谱与QTL(quantitative trait loci)定位、基因组与转录组,以及遗传转化体系研究领域的最新研究进展,并对麻疯树分子生物学将来的发展进行了述评。     

影响农杆菌介导的麻疯树基因转化因素的研究(简报)

麻疯树(Jatropha curcas)为大戟科麻疯树属植物,是一种多年生木本油料植物。原产美洲,广泛分布于热带亚热带地区。因其种子含油量高达 60％,可作生物燃料之用,麻疯树是目前正在被开发利用的重要能源植物之一。除此之外,麻疯树的种子含有多种活性成分,有着重要的农药和医药价值;其生长能耐干旱贫瘠,可用于荒山造林。因此,麻疯树是一种具有多种用途、重要经济价值和学术研究价值的植物。目前对其研究多停留在植物组织培养、植物化学、毒理学、种植业方面等。     

麻疯树植物资源研究概况

麻疯树为大戟科麻疯树属植物,主要分布于热带和亚热带地区,绝大多数生长在美州和亚洲热带地区。主要概述了麻疯树的化学成分、毒理研究、药理活性及其临床应用等研究的一些进展,并且探讨了麻疯树的开发利用前景。     

麻疯树curcin 启动子的分离及其在转基因烟草中的功能分析

核糖体失活蛋白是一类可以使核糖体28S rRNA的保守a茎环结构域脱嘌呤的蛋白质。麻疯树毒蛋白(curcin)前体基因编码麻疯树胚乳I 型核糖体失活蛋白。从麻疯树基因组中克隆得到其5'侧翼区0.6 kb长的片段, 将该片段插入pBI121载体置换其中的CaMV 35S启动子并在相应的转基因烟草中检测报告基因GUS的表达情况。经过GUS活性检测分析发现, 该0.6 kb长的片段能够启动报告基因在种子中的表达, 并且其在种子不同发育阶段的表达活性存在差异。同时, GUS组织化学染色定位分析表明, 在双子叶植物中该启动子片段是胚乳特异性表达的, 它从心形胚时期开始持续地在烟草的胚乳中发挥启动活性。