刈割对栽培长春花(Catharanthus roseus)生活史型转变的影响

为了提高栽培长春花（Catharanthus roseus）的生物碱产量,应用植物生活史型的理论和方法,研究了刈割对栽培长春花生活史型转变及其生物碱代谢的影响。运用主成分分析法（Principal Component Analysis, PCA）对刈割后的长春花后生活史型变化进行定量和定性划分,发现在对照栽培环境下生长的长春花处于DE生境,定性划分结果为SV生活史型,定量划分结果为V_0.3638S_0.6174C_0.0187,属于SV型。刈割使长春花的生活史型转变为V0.2847S0.6684C0.0469,属于SC型。同时,对两种生活史型的长春花中长春碱及其前体文朵灵和长春质碱的含量进行了检测分析,发现刈割后的SC型长春花不同叶位叶片中的生物碱含量均显著提高（p<0.05）,可以为提高栽培长春花生物碱含量提供科学指导,也进一步验证了生活史型理论。     

人工种植长春花生物学性状和生物碱含量的季节动态

以人工种植的长春花（Catharanthus roseus（L.）G. Don）为材料,研究了一个生长季节内长春花的生物学性状和生物碱含量的季节动态。研究发现,长春花的株高、生物量和叶片数呈现相似的生长趋势,即前期（5~7月）缓慢增长、中期（7~9月）快速增长和后期（9~10月）增长缓慢3个明显的季节生长特征,而花总数在前期和中期也呈现相似的规律,但在后期（9~10月）快速下降。长春花叶片中3 种生物碱含量的季节变化规律明显,变化趋势相一致。3 种生物碱的含量在一个生长季节内均是先增加后降低再增加的趋势,且3 种生物碱含量均在7月下旬和10月下旬出现2个明显的高峰值。长春花叶片中长春碱含量与长春质碱和文多灵含量之间均有较强的正相关,且与文多灵含量呈显著的正相关（p<0.05）,长春花叶片中长春质碱含量与文多灵含量之间呈显著的正相关（p<0.05）。因此,生产实践中人工种植长春花的最佳采收期是10月末,并可通过改变环境因子进一步诱导长春花叶片中长春碱类物质的积累。     

野生和栽培马蹄金抗旱性比较及其抗旱机制初探

 为了鉴别野生和栽培马蹄金（Dichondra repens）的抗旱性,探讨其抗旱适应性的生理机制,对野生和栽培马蹄金进行了土壤水分胁迫处理,系统测定了野生和栽培马蹄金叶片内超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、硝酸还原酶的活性和游离脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白、NO₂^- /NO₃^-含量以及总DNA片断化程度。结果表明野生和栽培马蹄金在抗旱适应性上存在显著差异。随水分胁迫强度的增加,野生马蹄金叶片内抗氧化酶活性及其升高幅度,渗透调节物质的积累量及积累速度均高于栽培马蹄金,而叶片含水量下降的程度、DNA片断化程度低于栽培马蹄金,其中野生和栽培马蹄金叶片内NO₂^- /NO₃^-含量,硝酸还原酶的活性变化差异尤其显著,野生马蹄金叶片内的NO₂^- /NO₃^-含量、硝酸还原酶的活性明显高于栽培马蹄金,二者最大含量分别相差10和2.2倍。研究结果说明了野生马蹄金对干旱环境的适应性强于栽培品种;在干旱逆境下马蹄金叶片内的NO₂^－ /NO₃^－含量的变化在一定程度上可能反映了内源NO的变化,内源NO浓度的高低可能是野生和栽培马蹄金不同抗性的真正原因。     

黄瓜幼苗对氯化钠和碳酸氢钠胁迫的生理响应差异

采用营养液培养方法,分别用不同浓度（0、25、50和75 mmol·L^-1）的NaCl和NaHCO₃对黄瓜幼苗进行胁迫处理,研究黄瓜幼苗对NaCl和NaHCO₃胁迫的生理响应差异.结果表明：随着胁迫强度的增加,黄瓜植株地上部和地下部生长量、叶片叶绿素含量和相对含水量均呈明显下降趋势,但NaHCO₃处理下降幅度大于NaCl处理.随着处理浓度的增加,黄瓜地上部Na⁺含量显著上升,K⁺含量显著下降,在相同的Na⁺浓度下,NaHCO₃处理比NaCl处理下降幅度更大,具有更低的K⁺/Na⁺.与NaCl处理相比,NaHCO₃处理的黄瓜叶片电解质渗漏率、丙二醛、脯氨酸和可溶性糖含量增加幅度更大.NaCl和NaHCO₃处理使黄瓜叶片超氧化物歧化酶、抗坏血酸过氧化物酶和脱氢抗坏血酸还原酶活性受到显著诱导,而使过氧化物酶活性受到明显抑制.     

外源钾水平对长春花生长和生物碱积累的影响

钾营养对于植物的生长发育具有重要作用,通过对长春花施以不同水平的外源钾,以探讨在不同浓度的钾素营养条件下,长春花生物量和生物碱的积累特点。结果表明,外源钾素营养水平的增加显著促进长春花的株高、根长、生物量积累,其中以10和15 mmol·L^-1浓度下的作用效果最显著。同时,外源的钾素营养水平提高还显著增加长春花的吲哚类生物碱含量,其中长春质碱的含量随着钾素营养浓度增大而增加;文多灵和长春碱随着钾素营养浓度增大都是先增加后减小,在15 mmol·L^-1浓度下达到最大值,过高的钾素营养不利于两者的合成。     

二氧化硫对小麦的氧化胁迫及其某些信号分子的调节

通过在密闭的培养箱中一次性通入不同体积浓度的SO₂气体,研究了小麦幼苗超氧自由基O2-含量和3种抗氧化酶活性的变化,探讨了信号分子水杨酸、乙烯和过氧化氢对SO₂氧化胁迫的调节作用.结果表明,当通入10和40 μl·L^-1 SO₂时,小麦叶片中O2-含量递增,过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性增强,但超氧化物歧化酶(SOD)活性降低.当SO₂浓度达到50 μl·L^-1时,POD和CAT活性也开始降低,此时叶片尖端出现坏死,叶片绿色部位滋生大量真菌.用1 mmol·L^-1水杨酸(SA)(pH6.5)浸泡小麦干种子6 h,或用10 mmol·L^-1 H₂O₂浸泡幼苗,O2-含量低于对照植株,而3种酶的活性高于对照植株,均可有效地减轻SO₂的氧化胁迫.在SO₂熏蒸下,乙烯显著抑制3种酶的活力,提高O2-的形成速率.SA与乙烯同时使用时,SA几乎完全消除了乙烯的负面作用.     

外源一氧化氮对铅胁迫下小麦种子萌发及幼苗生理特性的影响

利用室内水培实验,研究了外源一氧化氮（NO）供体硝普钠（SNP）对Pb²⁺处理下小麦（Triticum aestivum L.）种子萌发、幼苗生长及相关生理指标变化的影响。结果表明,Pb²⁺处理使小麦种子发芽势、发芽率、幼苗根长和茎长均显著降低,诱导叶绿素a、叶绿素b含量减少及叶绿素荧光参数F_v/F_m和F_v/F_o的比值减小,25 μmol·L^-1 SNP明显缓解Pb²⁺胁迫对种子萌发及幼苗生长的抑制作用,提高Pb²⁺胁迫下叶绿素a、叶绿素b含量及F_v/F_m和F_v/F_o的比值,而100 μmol·L^-1SNP无明显缓解作用。此外,25和100 μmol·L^-1SNP诱导Pb²⁺胁迫下小麦幼苗叶片过氧化氢酶（CAT）活性增强和可溶性蛋白含量增多,但100 μmol·L^-1SNP处理降低了过氧化物酶（POD）活性。结果说明,外源NO促进Pb²⁺胁迫下小麦种子萌发及幼苗生长,提高叶绿素和可溶性蛋白含量,诱导CAT活性升高,从而增强小麦对Pb²⁺胁迫的适应性。     

孝顺竹愈伤组织增殖培养基优化研究

为筛选适宜孝顺竹愈伤组织继代增殖培养基,控制褐变发生,提高再生体系效率,对培养基组成如5种基本培养基、6种有机添加物、7种糖类和5种大量元素等因子进行试验分析。结果表明：培养20 d,基本培养基以MS效果较好,愈伤组织增殖2.8倍,白至淡黄色,致密;有机添加物以1.0 g·L^-1脯氨酸效果较显著,愈伤组织增殖3.64倍,淡黄色,致密均一;碳源以30 g·L^-1麦芽糖效果较好,愈伤组织增殖2.96倍,白至淡黄色,致密。5种大量元素中NH₄NO₃对孝顺竹愈伤组织增殖的影响达到显著水平,以825 mg·L^-1为较佳浓度,培养29 d愈伤组织增殖可达5倍以上,部分出现根分化;适宜孝顺竹愈伤组织培养的大量元素组合为：KNO₃ 475 mg·L^-1+NH₄NO₃ 825 mg·L^-1+MgSO₄·7H₂O 185 mg·L^-1+KH₂PO₄ 340 mg·L^-1+CaCl₂·7H₂O 440 mg·L^-1。     

弱光胁迫对大田长春花生物量分配及次生代谢的影响

以长春花（Catharanthus roseus(L.) Don.）为材料,研究了田间栽培长春花在全光和20%透光率下,经过一个生长季后生物量配置、抗氧化次生代谢产物和文朵灵、长春质碱、长春碱等目的活性物质含量的变化。研究结果表明,弱光条件显著抑制了长春花植株总生物量增长,特别是抑制了有性生殖的投入;弱光组叶片总酚和总黄酮含量显著降低,干重含量分别为对照组的62.50%和50.00%,原花青素含量则略有升高,但与全光组的差异不显著;弱光组叶片文朵灵和长春质碱含量显著高于对照组,长春碱含量略有上升但差异不显著,受生物量降低影响,3种生物碱的产量均显著下降。上述结果表明,长春花能够调控生理代谢以适应低光强环境,特别是文朵灵和长春质碱含量提升显著,林下低光强环境种植长春花可以满足土地资源充分利用和文朵灵、长春质碱优质原料的需求。     

硅对生姜叶片水、二氧化碳交换特性的影响

为探讨硅对生姜植株的生理效应,以莱芜大姜为试材,研究了水培营养液中不同硅素水平对生姜植株生长、硅含量及叶片光合作用和蒸腾作用的影响.结果表明：植株各器官硅含量及生物量均随营养液硅素水平的升高而显著增加,1.0 (T₁)、1.5 (T₂)、2.0 (T₃) mmol·L^-1硅(Si)处理植株叶片硅 (SiO₂) 含量分别比CK增加604.4%、834.8%和1130.4%,单株生物量分别比CK增加9.4%、19.4%和22.8%.随着硅素水平的升高,叶片Mg²⁺ TPase、Ca²⁺ ATPase活性及光合速率(P_n)和水分利用效率(WUE)提高,蒸腾速率(T_r)降低.一天中在11:00时,T₁、T₂、T₃处理的生姜叶片P_n和WUE分别比CK提高11.2%、21.8%、28.2%和23.1%、55.9%、54.8%,T_r分别比CK降低6.3%、17.1%和19.2%.此外,硅素还显著提高了生姜叶片光合作用饱和光强、CO2羧化效率及类胡萝卜素含量,但对叶绿素含量无显著影响.本试验条件下,以15～20 mmol·L-1硅素(Si)处理效果最好.     

干旱胁迫下藜的光合特性研究

通过人工控制水分模拟干旱来研究生长期的藜对干旱胁迫的生理生化反应,以期望为干旱农业的高效生产提供理论依据。以盆栽的藜为材料,用称重控制浇水的方法,研究了干旱胁迫对藜叶片的光合特性。结果表明：干旱胁迫下藜的光合日变化呈双峰型,有“午休”现象（13:00）且受气孔限制;最大净光合速率出现在上午8:00。与正常条件下生长的藜相比,干旱胁迫下藜的光饱和点(LSP)、最大净光合速率(Pn)、表观量子效率(AQY)、二氧化碳饱和点(CSP)和羧化效率(CE)均降低,分别为1 200 μmolphoton·m^-2·s^-1、8.01 μmol CO₂·m^-2·s^-1、0.016 1 μmol CO₂·mol^-1 photons、1 200 μmol CO₂·mol^-1、0.017 6 μmol CO₂·m^-2·s^-1;光补偿点(LCP)、二氧化碳补偿点(CCP)升高,分别达到44.88 μmol photon·m^-2·s^-1、和46 μmol CO₂·mol^-1,干旱使藜的光合能力下降。干旱胁迫下藜的光合能力虽有所下降,但与其它C3植物相比仍具有较强的CO₂同化能力。藜是一种耐旱力较强的植物。     

显脉金花茶的光合生理特性研究

采用LI-6400便携式光合测定系统(Li-Cor Inc., USA)对显脉金花茶光合特性进行研究。结果表明：(1)在夏季,显脉金花茶叶片的P_n日变化呈单峰曲线,最高峰出现在中午11：00。其最大净光合速率（P_max）为3.81 μmol·m^-2·s^-1、光饱和点（LSP）为459.9 μmol·m^-2·s^-1、光补偿点（LCP）为6.9 μmol·m^-2·s^-1。显脉金花茶的光饱和点和光补偿点都比较低,表明其是一种阴生植物。（2）在控制光照强度和温度的条件下,CO₂浓度小于800 μmol·mol^-1,P_n几乎呈直线上升,升高CO₂浓度可使显脉金花茶的净高合速率增大,提高了叶片对光能的利用率。其叶片CO₂饱和点(CSP)大约在1 200 μmol·mol^-1左右,CO₂的补偿点（Г^*）为70.1 μmol·mol^-1,最大羧化速率（V_cmax）为17.5 μmol·m^-2·s^-1,最大电子传递速率（J_max）为40 μmol·m^-2·s^-1。     

NaCl处理下两种补血草种子萌发和幼苗抗性的比较

用不同浓度的NaCl处理盐生植物黄花补血草和大叶补血草,研究其种子萌发和幼苗叶片中叶绿素和可溶性蛋白等各项生理指标的变化,分析比较这两种植物的耐盐性。结果表明,NaCl处理抑制两种补血草种子的萌发,此效应具有浓度依赖性,低浓度的NaCl促进黄花补血草根和大叶补血草茎叶的生长,高浓度的NaCl抑制两种补血草幼苗的生长;与对照比,50、150和300 mmol·L^-1 NaCl处理后,两种补血草幼苗叶片的叶绿素a（Chla）、叶绿素b（Chlb）和叶绿素总量均减少,而H₂O₂和MDA含量却增加;低浓度的NaCl处理使两种补血草幼苗叶片可溶性蛋白含量增加,而高浓度的NaCl处理使其可溶性蛋白的含量降低。此外,相同浓度的NaCl处理对大叶补血草种子萌发、叶绿素含量等指标的抑制作用明显强于黄花补血草,且其MDA产生明显强于黄花补血草,这些表明黄花补血草可能比大叶补血草具有较强的耐盐性。     

马蔺对不同浓度NaHCO3胁迫的生理响应

为探讨不同浓度NaHCO₃胁迫下,马蔺叶片的膜透性、可溶性蛋白及膜脂过氧化物含量的变化规律,以1年生马蔺实生苗为研究对象,通过对细胞膜透性、膜质过氧化产物MDA、SOD、POD和可溶性蛋白等指标进行测定,研究在盆栽控盐条件下,马蔺对NaHCO₃胁迫的适应与响应。结果表明：随着NaHCO₃浓度和胁迫时间的增加,对马蔺叶片可溶性蛋白含量的影响总体是先下降后上升的趋势,在30 d时,0.4%和0.6%盐浓度胁迫下的马蔺的可溶性蛋白含量上升较大,分别比对照高：21.7%,38.6%;在NaHCO₃盐胁迫的10~20 d,马蔺叶片的的膜透性略有降低;在20~30 d时,膜透性迅速上升;NaHCO₃胁迫20 d时,除对照外其他盐浓度胁迫下的马蔺叶片的POD活性都达到了最大值,分别比对照高95%,103%,496%;相同盐浓度胁迫下,随着时间的延长,SOD活性变化趋势是先下降后上升;MDA作为膜脂过氧化作用的主要产物之一,随着盐浓度的增加和盐胁迫时间的延长,在30d时0.6%浓度的马蔺叶片中MDA含量大量积累。综上所述,马蔺有抗盐（NaHCO₃）胁迫的能力,是重要的盐碱地生植物,本研究为马蔺的抗盐碱性研究又提供了一有力证据,同时为今后将马蔺应用于治理盐碱土地增加了理论基础。     

防风种子发芽特性及促进发芽的试验研究

防风种子发芽率和发芽势均较低,其主要原因包括个体之间的差异及物种特性。种子发芽率较低首先表现在个体发芽率上的差异,试验所用15株防风发芽率从28.0%到92.0%,从整体 上表现发芽率较低。防风本身发芽率低,由于物种因素,种子刚刚采收后的休眠,个体之间解除休眠时间和进入衰老的时间不一致,致使所有的种子不能全部在同一时间进入发芽高峰,同时,防风发芽的启动日有所差异,15株防风启动日和发芽持续时间相差均为两周以上。采用5~50 mg·kg^-1 GA、1~10 mg·kg^-1 6-BA、1%KNO₃和3%H₂O₂可提高休眠防风种子的发芽率,GA、6-BA可除防风种子的休眠,而1% KNO₃和3% H₂O₂对解除休眠的种子无明显影响。采用多种微量元素,即10~100 mg·kg^-1 Mn²⁺、10 mg·kg^-1 Cu²⁺和1 mg·kg^-1 Mo对种子进行处理可显著提高防风种子的发芽率,提示在植株绿果期喷施该类元素也可提高防风种子的发芽率。采用GA、NAA处理幼果,也可以提高种子的发芽率。     

外源NO对盐胁迫下黑麦草幼苗活性氧代谢、多胺含量和光合作用的影响

采用溶液培养法研究了外源一氧化氮(nitric oxide,NO)供体硝普钠(sodium nitroprusside,SNP)对100 mmol·L^-1 NaCl胁迫下黑麦草幼苗生长、活性氧代谢、多胺含量和光合作用的影响。结果表明,50 μmol·L^-1 SNP显著提高盐胁迫下黑麦草幼苗叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性及谷胱甘肽(GSH)、精胺(Spm)、亚精胺(Spd)含量和(Spm+Spd)/Put比值,降低了腐胺(Put)、超氧阴离子(O^—·₂)、H₂O₂和丙二醛(MDA)含量,使幼苗叶片叶绿素和类胡萝卜素含量、净光合速率(P_n)和气孔导度(G_s)升高,胞间CO₂浓度(C_i)下降,相对生长量增加。叶绿素荧光动力学资料显示,SNP处理降低盐胁迫下黑麦草叶片的初始荧光(F₀),表明它对光合膜系统具有保护效应。SNP处理不仅提高了盐胁迫下叶片的最大荧光(F_m)、PSⅡ潜在光化学效率(F_v/F₀)和PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m),而且提高了PSⅡ实际光化学效率(Φ_PSⅡ)、光化学荧光猝灭系数(q_P)、表观光合电子传递速率(ETR)和光化学速率(PCR),降低了非光化学荧光猝灭系数(NPQ)和天线热耗散(D),而1 mmol·L^-1 NO清除剂PTIO和0.5 μmol·L^-1 NaNO₂处理(对照)则无此效应。由此表明,外源NO可能通过提高植株的抗氧化能力及光能的捕获与转换而增强盐胁迫下黑麦草叶片的光合能力,从而缓解盐胁迫对幼苗生长的抑制作用。     

木荷属和柃木属植物的嘌呤代谢及嘌呤碱合成研究

以［8-¹⁴C］标记的腺嘌呤和黄嘌呤为底物,对两种可以合成少量咖啡碱和茶叶碱的木荷属和柃木属植物（Schima mertensiana,Eurya japonica）叶片的嘌呤代谢进行了检测研究。发现木荷属和柃木属植物中嘌呤代谢相似,¹⁴C标记的腺嘌呤可以整合到嘌呤核苷酸、RNA、酰脲（包括尿囊素和尿囊酸）、二氧化碳中。经过24 h培养,在叶片吸收的放射能中,仅有6%～7%用于甲基黄嘌呤类化合物的合成（3-甲基黄嘌呤、7-甲基黄嘌呤核苷、7-甲基黄嘌呤、茶叶碱）。和其他植物一样,绝大多数¹⁴C标记的黄嘌呤整合到嘌呤的分解代谢物中（二氧化碳和酰脲）,少量的放射能分布在3-甲基黄嘌呤及茶叶碱中。根据结果可以推断木荷属和柃木属植物具有N-甲基转移酶活性,可以用来合成咖啡碱和茶叶碱,相对于茶树而言,活性不高。综上,本文对木荷属和柃木属植物的嘌呤代谢以及嘌呤碱合成进行了研究。     

Peroxidase and the biosynthesis of terpenoid indole alkaloids in the medicinal plant Catharanthus roseus (L.) G. Don

The leaves of Catharanthus roseus (L.) G. Don produce the first natural drugs used in cancer therapy – the dimeric terpenoid indole alkaloids vinblastine and vincristine. The study of C. roseus further revealed two other terpenoid indole alkaloids with important pharmacological activity: ajmalicine, used as an antihypertensive, and serpentine, used as sedative. The biosynthetic pathway of the medicinal alkaloids has been investigated in much detail and a number of steps are now well characterized at the enzyme and gene level and, recently, several regulatory genes have also been isolated and characterized. Since early studies of the biosynthesis of vinblastine, during the 1970s and 1980s, the dimerization reaction has attracted much attention due to its possible regulatory importance and potential application for the semi synthetic production of the dimeric alkaloids. After initial, inconclusive work suggesting the involvement of peroxidase-like enzymes, the search for the dimerization enzyme in leaf tissue detected a single dimerization activity credited to the single class III plant peroxidase present in the leaves of the plant – the basic isoenzyme CRPRX1. The enzyme was purified to homogeneity, the respective cDNA and genomic sequences were characterized, and a channeling mechanism was proposed for the peroxidase-mediated-vacuolar synthesis of the first dimeric alkaloid intermediate, α-3′,4′-anhydrovinblastine. On the other hand, the oxidation of ajmalicine into serpentine has been attributed to basic peroxidase isoenzymes localized in the vacuole of C. roseus cells. An overview of the work implying class III plant peroxidases in the biosynthesis of terpenoid indole alkaloids in C. roseus is presented here. Abbreviations: CRPRX1 –Catharanthus roseus peroxidase 1; DAB – diaminobenzidine; IEF – isoelectric focusing; UV – ultraviolet.