箭叶淫羊藿居群形态及遗传多样性比较研究

箭叶淫羊藿（Epimedium sagittatum）是淫羊藿属中分布最广、形态变异最大、分类学最难处理的一个物种,不同箭叶淫羊藿居群其形态、活性成分等差异较大,质量极其不稳定。本实验选择湖北罗田等12个不同的箭叶淫羊藿地理居群,在武汉植物园进行同园栽培,分析其主要形态数量性状及遗传多样性。结果发现箭叶淫羊藿不同居群在形态上表现出各自明显的差异。基于AFLP数据进行的遗传多样性分析显示,各居群聚类关系与地理分布密切相关,柳州居群（LZ）、西南居群（CL、HH、ZY）、华东华中居群（YT、WN、NF、HS、QZ、SG、LY、LT）依次分出。而形态分层聚类分析显示各居群形态变异复杂,只有部分与遗传多样性有一定的相关性。本研究结果对箭叶淫羊藿分类研究及资源筛选具有重要指导作用。     

川产淫羊藿属（Epimedium）药用植物的无性系构件特征和生物量配置比较

在构件水平上,对川产的3种药用淫羊藿属植物（淫羊藿（Epimedium brevicornu）、箭叶淫羊藿（E.sagittatum）、柔毛淫羊藿（E.pubescens））的无性系构件特征、克隆构型及构件生物量配置进行比较,结果表明在野生状态下：该属3个种无性系构件的形态特征差异显著,且存在较大的变异性,变异系数范围在29.29%~48.31%之间;箭叶淫羊藿更趋于“游击型”克隆构型,而淫羊藿和柔毛淫羊藿则更趋于“密集型”克隆构型;该属3个种都将高比例生物量配置到叶片或者根茎,其次为茎,再其次为根。柔毛淫羊藿具有更强的克隆繁殖能力,单位面积上各构件生物量均最大,应作为人工引种栽培的首选种。     

柔毛淫羊藿及其近缘种叶片非腺毛形态及其分类学意义

柔毛淫羊藿(Epimedium pubescens Maxim.)是中国淫羊藿属植物中分布较为广泛、形态变异较为丰富的物种,柔毛淫羊藿及其近缘种在分类中存在诸多争议。为研究柔毛淫羊藿及其近缘种变异规律和进行种的界限划分,该研究对柔毛淫羊藿31个居群和近缘种星花羊藿3个居群、镇巴淫羊藿1个居群、万源淫羊藿1个居群共36个居群的叶背非腺毛进行了显微观察。结果显示：(1)所观察到的非腺毛分为直毛、曲毛、伏曲毛、长伏毛、拟短伏毛、短伏毛、单细胞毛7个大类19个小类,并发现每个居群或每个个体的叶背面非腺毛是由多种类型构成。(2)共观察到13个居群具有乳突,且69.2%非腺毛较少(非腺毛密度少于50个/mm²)的居群具有乳突;而且共有27个居群中具有单细胞毛,占该研究36个居群的75%。(3)以非腺毛密度、主要类型构成进行居群归类,其中柔毛淫羊藿21个居群为直毛群(A),柔毛淫羊藿7个居群为曲毛群(B),柔毛淫羊藿2个居群、星花淫羊藿3个居群、镇巴淫羊藿1个居群为长伏毛群(D),柔毛淫羊藿1个居群为拟短伏毛群(E),万源淫羊藿1个居群为短伏毛群(F),所有居群均共有直毛类非腺毛,说明直毛类非腺毛为柔毛淫羊藿及其近缘种的核心类型非腺毛。(4)从居群内非腺毛类型组成的角度梳理出了居群间的演化关系,直毛群：AⅠ→AⅡ→AⅢ→AⅣ→AⅤ;曲毛群：BⅠ→BⅡ→BⅢ→BⅣ;长伏毛群：DⅠ→DⅡ→DⅢ;直毛群→曲毛群;短直毛群→短伏毛特化群;短直毛群→拟短伏毛特化群,且居群间的演化关系与地理分布呈现良好的相关性。(5)单细胞毛为淫羊藿属中首次发现。研究认为,单细胞毛可能与主流非腺毛类型(直毛和曲毛)和地理分布有关,但乳突则与叶背面的非腺毛密度可能存在负相关关系;该研究结果支持将星花淫羊藿归为柔毛淫羊藿种下等级的分类处理。     

7种川产淫羊藿属植物遗传多样性及亲缘关系的ISSR分析

利用ISSR分子标记对7种12居群的川产淫羊藿属植物进行遗传多样性及亲缘关系分析。结果发现23个ISSR随机引物共扩增194条清晰条带,其中169条具多态性,平均多态性位点比率为87.11%,有效等位基因数Ne=1.534 2,Nei基因多样性指数H=0.314 4,Shannon多样性指数I=0.469 7,表明物种间遗传多样性丰富。7种川产淫羊藿属植物间的遗传相似系数为0.653 2～0.748 9,聚类分析和主成分分析直观的显示出12份供试材料间的亲缘关系,并将其分为两类。表明ISSR分子标记技术可以用于川产淫羊藿属植物的遗传多样性和亲缘关系分析。     

不同大花类群淫羊藿属植物的花部特征及生殖特征研究

淫羊藿是我国重要的草本植物,在中药、功能性食品和园林观赏等领域都具有重要用途,受地域差异性影响,淫羊藿属植物的植株形态、花部特征、开花物候和生殖特征各不相同。本研究对四川不同产地野生种群大花类淫羊藿（巫山淫羊藿、粗毛淫羊藿和宝兴淫羊藿）的开花动态、花部特征、访花昆虫与繁殖系统进行了对比研究。结果表明：（1）3种淫羊藿属植物的开花期较为集中,巫山淫羊藿和粗毛淫羊藿的花期为3月下旬～4月下旬,单花花期均为3～4 d;宝兴淫羊藿的花期为4月中旬～5月中旬,单花花期5～6 d;（2）膜翅目和双翅目昆虫为3种淫羊藿属植物的有效访花者,有效访花者访花特性与花部特征之间具有明显的相关性;（3）3种淫羊藿属植物的花序、花和果实的数量受所处环境影响较大,自然结实率：巫山淫羊藿>宝兴淫羊藿>粗毛淫羊藿;温度和光照是最主要的影响因子。     

盐胁迫对两种淫羊藿属植物生长及各器官总黄酮含量的影响

采用不同浓度NaCl(0、100、200、300和500 mmol/L)的Hoagland's培养液处理两种淫羊藿属植物--淫羊藿、箭叶淫羊藿幼苗,处理30 d后分别测定其株高、叶表面积、干物质生物量以及根、茎、叶的总黄酮含量,以明确淫羊藿属两种药用植物的抗盐特性.结果显示:(1)盐胁迫对淫羊藿和箭叶淫羊藿的生长均有影响,随着NaCl处理浓度的增加,淫羊藿、箭叶淫羊藿的株高和叶表面积均逐渐显著减小;各器官干物质生物量逐渐降低,但淫羊藿的干物质下降量较小(不显著),且同一处理下淫羊藿的生物量明显小于箭叶淫羊藿.(2)随着NaCl胁迫浓度的增加,除淫羊藿茎的总黄酮含量一直呈下降趋势外,淫羊藿根、叶和箭叶淫羊藿根、茎、叶均呈现在低浓度范围内总黄酮含量增加,且箭叶淫羊藿的含量高于淫羊藿;而在高浓度盐胁迫下,其总黄酮含量均呈下降的趋势,且淫羊藿的含量高于箭叶淫羊藿.研究表明,淫羊藿的抗盐性明显高于箭叶淫羊藿,适于高盐土壤环境种植,但在低盐环境条件下,种植箭叶淫羊藿可显著提高总黄酮产量并提高经济效益.     

箭叶淫羊藿与近缘种天平山淫羊藿花粉形态对比研究

该研究采用扫描电子显微镜(SEM, scanning electron microscope)对箭叶淫羊藿13个居群(含箭叶淫羊藿光叶变种1个居群)、天平山淫羊藿7个居群进行花粉形态和外壁纹饰的观察及对比研究。结果表明:两个类群的花粉均为近球形,具三孔沟,大小相近。箭叶淫羊藿的花粉大小为(18.21～21.66)μm ×(19.55～23.63)μm, 天平山淫羊藿的花粉大小为(18.32～21.43)μm ×(19.73～23.48)μm。外壁纹饰是花粉形态的重要性状。不同居群间花粉外壁纹饰存在较大差异,主要分为网纹纹饰、条网纹纹饰和颗粒状纹饰三大类,继而根据网脊类型和网眼密度分为六亚类。其中,箭叶淫羊藿的花粉形态包含了全部的三大类六亚类,天平山淫羊藿包含其中的三大类四亚类。天平山淫羊藿花粉特征为箭叶淫羊藿花粉形态变异的子集。整体而言,外壁纹饰类型随纬度和海拔增加呈现出由网状纹饰向条网状纹饰过渡的趋势。花粉主要形态性状特征均与海拔存在密切相关性。在花粉形态及外壁纹饰特征上,天平山淫羊藿在箭叶淫羊藿变异范围之内,与其他宏观形态性状变异一致。花粉形态性状无法将两类群有效区分,未能提供天平山淫羊藿作为独立种的有力支撑。这暗示花粉形态证据在厘清近缘类群之间的系统发育关系意义相对有限,但能否对该属系统发育树大支的界定提供有力证据还有待于进一步研究。     

偏斜淫羊藿化学成分研究

采用70%乙醇超声波辅助提取偏斜淫羊藿（Epimedium truncatum H.R.Liang）叶片中的类黄酮化学成分,利用LC-MS联用技术鉴定其化合物组成,利用HPLC方法测定其主要活性成分的含量并与药典规定药材箭叶淫羊藿（Epimedium sagittatum）主要活性成分的含量进行比较。结果从偏斜淫羊藿叶片中鉴定出6个化合物：朝藿定B、朝藿定C、淫羊藿苷、3,5,7-三羟基4’-甲氧基-8-异戊烯基黄酮-3-O-α-L-吡喃鼠李糖基（1→2）-α-L-吡喃鼠李糖苷、槲皮素-3-O-鼠李糖甙、山奈苷。该6个化合物均为首次在该植物中发现。偏斜淫羊藿富含朝藿定C,其含量显著高于箭叶淫羊藿主要活性成分的总含量。结果表明LC-MS可以简单、快速地对淫羊藿化学成分进行定性和定量分析,偏斜淫羊藿富含朝藿定C,具有潜在的药用价值。     

基于淫羊藿属(Epimedium L.)核型似近系数的聚类分析及其系统演化意义

为揭示淫羊藿属(Epimedium L.)植物染色体组遗传与进化,阐明该属植物系统亲缘关系和现代地理分布格局形成。该文对淫羊藿属植物51个分类群(43种、1亚种、6变种和1个栽培品种)和2种温哥华属(Vancouveria Morren et Decne.)植物的根尖进行了有丝分裂中期染色体核型分析,并运用核型似近系数聚类分析方法对这53个分类群植物的核型进行了聚类研究。结果表明:所有种类的染色体数均为12,二倍体(2n=2x=12),第1对同源染色体均为随体染色体,核型均为Stebbins的2A或1A型。可见,淫羊藿属植物染色体组在遗传进化中确实较为保守,种间核型非常相似。核型似近系数聚类分析为淫羊藿属植物系统进化研究提供了一些明显的线索。分析结果完全支持该属属下两个亚属(Subgen.Rhizophyllum和Subgen.Epimedium)的划分。亚属Epimedium的核型似近系数聚类结果显示,该类群物种间的系统亲缘关系与地理分布密切相关。核型似近系数分析结果还发现,来自东亚地区的淫羊藿属植物染色体组具有明显的变异,显示了更高的遗传多样性。基于上述研究结果,推断了淫羊藿属植物现代地理分布格局的形成过程。该研究结果可为淫羊藿属植物的资源利用、系统分类和遗传演化等领域的研究提供参考。     

七种中国淫羊藿属药用植物细胞分类学研究

该研究应用常规压片法对7种中国淫羊藿属药用植物进行了核型分析,为淫羊藿属药用植物的分类及选育等提供理论基础。结果表明：7种淫羊藿属植物体细胞染色体数目均为2n＝2x＝12,基数x＝6;水城淫羊藿、腺毛淫羊藿、保靖淫羊藿、拟巫山淫羊藿、天全淫羊藿5个种均有4对m染色体和2对sm染色体,核型公式均为2n＝2x＝12＝8m(2SAT)＋4sm,其中水城淫羊藿、腺毛淫羊藿的核型分析为首次报道;镇坪淫羊藿、偏斜淫羊藿具有3对m染色体和3对sm染色体,核型公式为2n＝2x＝12＝6m(2SAT)＋6sm。拟巫山淫羊藿第2对染色体具随体,其余物种第1对染色体均有随体;腺毛淫羊藿、保靖淫羊藿、拟巫山淫羊藿、镇坪淫羊藿、偏斜淫羊藿、天全淫羊藿均属于Stebbins 2A类型,水城淫羊藿为Stebbins 1A类型。结合文献综合分析发现,该属植物不同种间的核型高度一致,核型稳定,种间核型差异小,核型结构与地理分布、形态特征相关性较小。因此,淫羊藿属是一个在核型进化上较为保守的植物类群,用核型分析对该属植物属下进行种类鉴定、遗传演化十分困难,即使是属内远缘物种,其核型系统学的意义有限,但在属上的分类级别有较大的参考价值。     

光照对淫羊藿活性成分生物合成的影响

淫羊藿作为传统的中药材,具有补肾阳、强筋骨、祛风湿等功效.其主要功能活性成分为黄酮醇苷成分淫羊藿苷、朝藿定A、B、C等.本实验在武汉植物园内的药园和园外园两个不同生长环境下,研究两种不同光照对巫山淫羊藿(Epimedium wushanense T.S.Ying)WY品系和箭叶淫羊藿(Epimedium sagittatum( Sieb.& Zucc.)Maxim.) LT1、HN3品系4种主要活性成分生物合成的影响.结果显示,在药园环境生长的淫羊藿的光合速率要高于园外园生长的淫羊藿,药园生长的箭叶淫羊藿LT1、HN3品系的4种活性成分含量均高于园外园生长的同品系,而巫山淫羊藿WY品系则相反.光合速率对4种活性成分含量的积累有一定影响,与朝藿定A、B和淫羊藿苷含量呈显著正相关,与朝藿定C含量呈显著负相关.文中对光合速率与活性成分积累间的关系进行了讨论,还针对不同的淫羊藿品系提出了相应的栽培建议.     

Discovery of androecium color polymorphism in Epimedium pubescens with habitat preference of anther/pollen color in the genus

Aims Interspecific and intraspecific variation in flower color in natural populations provides an opportunity for us to understand the evolution and maintenance of diversity of floral traits. Compared to corolla color, little is known about the color polymorphism of sexual organs in flowering plants. To explore evolutionary transitions of androecium color and polymorphism within species, interspecific and intraspecific variation in androecium (anther and pollen) color in the genus Epimedium (Berberidaceae) was investigated.Methods To explore the geographical patterns of anther/pollen color variation in Epimedium species, data of 45 species were collected and their phylogeny was constructed based on available DNA sequences. To investigate whether intraspecific variation in androecium color relates to habitat preference, three environmental factors were measured in the field population of Epimedium pubescens in northeastern Sichuan, China, which plants had green or yellow androecia. Vegetative and reproductive traits of this species were compared between the two color morphs.Important findings Androecium (anther and pollen) color polymorphism in field populations of Epimedium pubescens is reported here where nine populations are monomorphic with a green androecium but three populations are dimorphic with individuals having either a green or a yellow androecium. Inflorescence stalk height, stalk diameter, leaf number, flower number and spur length (as well as spur and nectar volume) were not significantly different between two morphs. Compared to the yellow morph, the green morph had relatively larger leaves and anthers, but smaller sepals. The green morph produced more pollen and larger seeds, but the same number of ovules. Seed set was not significantly different between green and yellow morph. Investigations of environmental factors in the color dimorphic populations of E. pubescens indicated that the green morph was more likely to occur in habitats with relatively lower light intensity. The distribution survey of 45 Epimedium species showed that species with a green androecium tended to appear at lower elevations. Comparative phylogenetic analysis showed that transitions from yellow to a green androecium or to androecial color dimorphism occurred at least seven times. This genus, characterized by anther color diversity and containing some species with anther color polymorphism, provides a model system in which to study the evolution and maintenance of colorful sexual organs in flowering plants.     

六种贵州淫羊藿属植物的核型分析

用压片法对原产贵州的六种淫羊藿属植物的根尖有丝分裂中期染色体核型进行了比较研究。结果表明:这6种淫羊藿在核型上基本相同,都有1对中间随体染色体,而且都为对称核型。箭叶淫羊藿、粗毛淫羊藿、巫山淫羊藿、黔北淫羊藿、四川淫羊藿的核型公式均为6m(2SAT)+6sm,而黔岭淫羊藿的为8m(2SAT)+4sm。     

淫羊藿属十二个种的核型

用细胞压片法对12个淫羊藿属(Epimedium)植物的根尖有丝分裂进行了观察,并对其核型进行了比较研究。结果表明:这12种淫羊藿在核型上基本相似,都有1对中间随体染色体,而且都为对称核型。粗毛淫羊藿(E.acuminatum)、印江淫羊藿(E.yinjiangense)、单叶淫羊藿(E.simplicifloum)、巫山淫羊藿(E.wushanense)、光叶淫羊藿(E.myrianthum)、宝兴淫羊藿(E.davidi)、罗甸淫羊藿(E.luodianense)、木鱼坪淫羊藿(E.franchetii)、箭叶淫羊藿(E.sagittatum)、E.pubigerum、高山淫羊藿(E.alpinum)等11个种的核型公式均为2n=2x=6m(2SAT) 6sm,而黔岭淫羊藿(E.leptorrhizum)的核型公式为2n=2x=8m(2SAT) 4sm。结果显示12种淫羊藿的体细胞染色体数目均为2n=12,基数X=6;都属于对称核型、都有1对中间随体;染色体均为m、sm两种类型。     

箭叶淫羊藿EsUF3GT基因的克隆及表达分析

类黄酮3-O-糖基转移酶(flavonoid 3-O-glucosyltransferase,UF3GT)可以把不稳定的花色素催化成花色素苷。本研究采用同源基因克隆技术获得箭叶淫羊藿Epimedium sagittatum(Sieb.and Zucc.)Maxim.UF3GT基因c DNA开放阅读框(Open Reading Frame,ORF)序列,命名为Es UF3GT(Gen Bank注册号为KJ648620)。序列分析表明,该基因ORF全长为1356 bp,编码451个氨基酸,与其它植物中UF3GT蛋白序列的相似性为40%~50%。进化树分析发现,Es UF3GT同催化类黄酮3-O糖基化的糖基转移酶聚为一枝。qRTPCR分析结果显示,Es UF3GT在花中的表达量最高,约为叶片、花蕾中表达水平的2.3倍,果实及根中表达水平的19倍。花青素含量检测表明,花蕾中的含量最高(130.4 mg/100 g),分别是叶片、花、果实及根中含量的3.5、5.2、72、87倍。我们推测Es UF3GT参与了箭叶淫羊藿花色素苷的生物合成,此结果为深入开展EsUF3GT的生化功能研究奠定了基础。     

淫羊藿属十二个种的核型

用细胞压片法对12 个淫羊藿属( Epimedium) 植物的根尖有丝分裂进行了观察, 并对其核型进行了比较研究。结果表明: 这12 种淫羊藿在核型上基本相似, 都有1 对中间随体染色体, 而且都为对称核型。粗毛淫羊藿( E. acuminatum) 、印江淫羊藿( E . yinjiangense )、单叶淫羊藿( E. simplicifloum) 、巫山淫羊藿( E. wushanense) 、光叶淫羊藿( E. myrianthum) 、宝兴淫羊藿( E. davidi) 、罗甸淫羊藿( E. luodianense) 、木鱼坪淫羊藿( E. franchetii ) 、箭叶淫羊藿( E. sagittatum) 、E. pubigerum、高山淫羊藿( E. alpinum) 等11 个种的核型公式均为2n = 2x= 6m (2SAT ) + 6sm, 而黔岭淫羊藿( E. leptorrhizum) 的核型公式为2n = 2x = 8m ( 2SAT ) + 4sm。结果显示12 种淫羊藿的体细胞染色体数目均为2n = 12 , 基数X = 6; 都属于对称核型、都有1 对中间随体; 染色体均为m、sm 两种类型。     

Taxonomic, genetic, chemical and estrogenic characteristics of Epimedium species

To understand the factors contributing to estrogenic properties of extracts from the genus Epimedium L. (Berberidaceae), we performed taxonomic, genetic and chemical characterization on 37 specimens from 18 species and related these to estrogen receptor (ERalpha and ERbeta) bioactivity, as measured by reporter genes in stable human cells. Boot strap values derived from amplified fragment length polymorphisms indicated that specimens of E. koreanum, E. brevicornum, E. myrianthum, E. leishanense, and E. membranaceum were genetically distinct and this was supported by their very similar ERalpha activities. In contrast, specimens from E. pubescens and E. sagittatum were diverse both genetically, chemically and in terms of ERalpha and ERbeta bioactivities. Strikingly, a genetic cluster comprising six rare Epimedium species exhibited strongest ERalpha and ERbeta activity, and this bioactivity was positively correlated with content of trace flavonoid aglycones (kaempferol, apigenin, quercetin, luteolin and breviflavone B). In contrast, there was no association between estrogenic activity and the major flavonol glycoside constituents (icariin and epimedin A-C). Although they exhibited equally strong ERalpha and ERbeta activity, E. koreanum can be clearly differentiated from E. pubescens and E. brevicornum by genetic distance and its significantly lower content of epimedin C. Our morphologic, genetic, chemical and bioactivity profiling provide the basis for the production of extracts with reproducible estrogenic properties. Such reproducibility will be critical for the standardization of Epimedium-based products.     

Permanent genetic resources added to Molecular Ecology Resources Database 1 August 2010-30 September 2010

This article documents the addition of 229 microsatellite marker loci to the Molecular Ecology Resources Database. Loci were developed for the following species: Acacia auriculiformis × Acacia mangium hybrid, Alabama argillacea, Anoplopoma fimbria, Aplochiton zebra, Brevicoryne brassicae, Bruguiera gymnorhiza, Bucorvus leadbeateri, Delphacodes detecta, Tumidagena minuta, Dictyostelium giganteum, Echinogammarus berilloni, Epimedium sagittatum, Fraxinus excelsior, Labeo chrysophekadion, Oncorhynchus clarki lewisi, Paratrechina longicornis, Phaeocystis antarctica, Pinus roxburghii and Potamilus capax. These loci were cross-tested on the following species: Acacia peregrinalis, Acacia crassicarpa, Bruguiera cylindrica, Delphacodes detecta, Tumidagena minuta, Dictyostelium macrocephalum, Dictyostelium discoideum, Dictyostelium purpureum, Dictyostelium mucoroides, Dictyostelium rosarium, Polysphondylium pallidum, Epimedium brevicornum, Epimedium koreanum, Epimedium pubescens, Epimedium wushanese and Fraxinus angustifolia.