高温对长春花生活史型形成和生理代谢的影响

长春花(Catharanthus roseus)是重要的药用植物,广泛栽植于热带和亚热带地区。高温(≥40℃)是其生活史过程中常见的胁迫因子之一。为了研究高温对植物能量在营养和繁殖上分配格局和生理代谢的影响,运用生活史型理论与方法研究高温和对照温度条件下长春花生活史型和生理代谢动态特点。主成分分析法(Principal component analysis,PCA)对营养生长(Vegetativegrowth,V)、有性生殖(Sexual reproduction,S)和无性繁殖(Clone reproduction,C)等3类15种性状进行统计,发现4周后高温与对照温度条件下长春花生活史型划分结果分别为V0.480S0.487C0.032和V0.604S0.385C0.010。对高温处理过程中可溶性糖、生物碱和抗氧化剂的代谢规律研究发现,蔗糖含量在第4周增加了约7倍,达到了(1.41±0.23)mg/g;文朵灵、长春质碱和长春碱等3种生物碱在第2周增加了2倍,峰值分别达到(6.0±0.63)mg/g、(3.8±0.63)mg/g和(35.6±2.8)μg/g;还原性谷胱甘肽(glutathione,GSH)从(153.3±11.8)nmol/g升高到(348.7±19.9)nmol/g,氧化型谷胱甘肽(GSSG)由(54.5±9.27)nmol/g增加至(149.2±10.1)nmol/g,均增加了1倍以上,GSH/GSSG比值则呈持续下降趋势。结果表明,高温使长春花能量固定总量增加了1倍以上,促进了有性繁殖和无性繁殖的投入,降低了营养生长方面的投入比例,这种能量分配格局的变化伴随着显著的生理代谢变化。     

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V0.3638,S0.6174C0.0187,属于SV型。刈割使长春花的生活史型转变为V0．2847S0.6544C0.0469,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〈O．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。     

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。     

长春花萜类吲哚生物碱含量测定及相关基因的表达分析

采用反相高效液相色谱法(RP-HPLC)对23个长春花品种中的重要萜类吲哚生物碱文多灵、长春质碱和长春碱含量进行了测定,发现这3种生物碱的含量在不同品种中存在较大差异。相关性分析表明,文多灵、长春质碱和长春碱这3种生物碱中,文多灵含量和长春碱含量有极显著的相关性(P0.01)。利用RT-PCR分析了香叶醇10-脱羧酶基因(g10h)和异胡豆苷合成酶基因(str)在萜类吲哚生物碱含量有显著差异的品种之间的表达水平差异,并结合生物碱含量数据结果,发现g10h和str的表达水平和文多灵和长春质碱的总含量有显著的正相关性(P0.05),说明g10h和str基因可以作为长春花中文多灵和长春质碱含量的参考基因标记。该研究对为选育高萜类吲哚生物碱含量长春花品种及长春花萜类吲哚生物碱代谢工程具有重要意义。     

浙江富阳和海南文昌人工种植长春花生物碱积累组织特异性对比

药用植物长春花的人工栽培分布区主要在我国海南省,目前已引种扩大到浙江、四川等地。为了研究不同栽培区长春花生物碱积累的区域性差异和组织特异性分布特点,本文以浙江富阳和海南文昌两地所产的同苗龄长春花为原料,对其不同部位的长春碱、文朵灵和长春质碱的含量进行对比,分析3种生物碱在不同部位中积累的相关性。研究结果表明,海南文昌所产长春花植株的叶片中3种生物碱含量均高于浙江富阳。但分枝中长春碱含量特点是浙江富阳要显著高于海南文昌;不同部位生物碱之间相关性分析表明,叶片和主茎中文朵灵和长春质碱含量呈显著正相关,而分枝中长春碱与其前体长春质碱成极显著负相关。本文为长春花人工栽培区分布评估提供了理论指导。     

PEG6000胁迫下长春花叶片生物碱含量及相关基因表达的分析

以长春花(Catharanthus roseus(L.)G.Don)幼苗（45 d）为材料,采用温室水培法,设定不同浓度的聚乙二醇6000(Polyethyleneglycol,PEG6000)胁迫处理,通过分析叶片脯氨酸含量和相对含水量的变化,选定35%（V/V）浓度的PEG6000模拟干旱胁迫。结果显示,干旱处理12~24 h,叶片中碱性POD活性明显增强。高效液相色谱技术分析表明,干旱处理下,叶片中文多灵和长春质碱含量逐渐升高且高于对照,然后下降;处理12~24 h,长春碱含量逐渐升高,24 h达到峰值(0.17 mg·g^-1 FW±0.003 6)。半定量RT-PCR分析表明,在胁迫处理3 h,生物碱合成途径中3个基因(Tdc、Str、Dat)表达均相对升高,相关性分析表明,PEG6000干旱胁迫下,长春花叶片中Tdc基因表达与长春质碱含量变化正相关,POD的活性与长春碱含量变化正相关(P<0.05)。     

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。     

色氨酸对海水处理下长春花生物碱含量的影响

以长春花为(Catharanthus roseus(L.)G.Don)材料进行温室实验,研究了不同浓度色氨酸对20%海水处理下长春花幼苗生物碱含量的影响,发现20%海水中加入色氨酸,长春花中色氨酸脱羧酶(TDC)活性提高,吲哚生物总碱以及长春碱、长春质碱、文多灵、长春新碱含量显著增加.其中加入500 mg/L的色氨酸最有利于生物碱含量的增加.     

长春花(Catharanthus roseus)中吲哚类生物碱含量的比较

建立了反相高效液相法测定长春花中吲哚类生物碱文多灵、长春质碱和阿玛碱含量的方法,色谱柱为HiQ sil C18色谱柱（250 mm×4.6 mm,5 μm）;流动相为1%二乙胺水溶液(磷酸调pH=7.2)—甲醇—乙腈/2:1:1(V/V);流速为1 mL·min^-1;检测波长为215 nm;柱温为40℃。并采用此方法对长春花根、茎、叶、花和种子以及不同产地的长春花中的这3种生物碱进行了检测,结果表明文多灵和长春质碱主要存在于在根、茎、叶、花中,阿玛碱主要存在于种子中;并且随着地理位置的北移,长春花中的文多灵和长春质碱的含量逐渐降低,温室中人为控制长春花中的栽培条件能提高二者的含量。     

氯化钾对长春花盛花期盐胁迫效应和生物碱含量的影响

在温室土培条件下,研究了不同浓度KCl处理对长春花盛花期盐胁迫效应以及对文多灵、长春质碱、长春碱和长春新碱等生物碱含量的影响.结果现实:(1)3‰ NaCl胁迫下,施入一定量KCl,将Na+/K+调为20:1(K2)时可显著缓解盐胁迫对长春花的危害,与不施KCl(K1)相比,长春花的鲜质量、株高、根长和相对含水量均显著提高,而长春花叶片丙二醛含量显著下降,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性在Na+/K+为20:1(K2)时显著高于其它处理,但当Na+/K+为10:1(K3)与5:1(K4)时,盐胁迫的危害又显著加剧.(2)Na+/K+为20:1处理的长春花盛花期文多灵、长春质碱、长春碱和长春新碱含量显著高于其它处理,分别为20.88、30.18、2.53和5.12 mg·g-1.研究表明,Na+/K+为20:1比例施用钾肥可最大限度地降低NaCl胁迫对盛花期长春花生长造成的伤害,并显著促进其生物碱的代谢,显著提高长春花盛花期4种主要生物碱的含量.     

盐胁迫对长春花幼苗生长和生物碱含量的影响

以NaCl浓度分别为0、50、100、150、200和250 mmol·L^-1的1/2 Hoagland营养液处理长春花幼苗,7 d后测定其鲜质量、干质量、丙二醛(MDA)和叶绿素含量、色氨酸脱羧酶（TDC）和过氧化物酶（POD）活性等生理指标及文多灵、长春质碱、长春新碱和长春碱等生物碱含量.结果表明：NaCl显著地降低长春花幼苗的鲜质量和干质量,提高MDA含量;叶绿素含量在低盐浓度(50 mmol·L^-1)下与对照相比差异不显著,在高于50 mmol·L^-1时随NaCl浓度的增加而逐渐降低;在NaCl处理下,POD活性与对照相比显著上升;TDC活性在50 mmol·L^-1 NaCl处理下活性最高,而后随盐浓度的增加逐渐降低;文多灵、长春质碱、长春新碱和长春碱含量都是在50 mmol·L^-1NaCl处理下最高,分别为4.61、3.56、1.19和2.95 mg·g^-1,并显著高于对照及其他处理.盐胁迫虽然在一定程度上抑制了长春花幼苗生长,但促进了其生物碱的代谢,提高了生物碱含量;50 mmol·L^-1NaCl处理对长春花吲哚生物碱代谢的促进作用最大.     

Production of indole alkaloids by selected hairy root lines of Catharanthus roseus

Hairy root cultures of Catharanthus roseus were established by infection of seedlings with Agrobacterium rhizogenes 15834. Approximately 150 transformants from four different. C. roseus cultivars were screened for desirable traits in growth and indole alkaloid production. Five hairy root clones grew well in liquid culture with doubling times similar to those reported for cell suspensions. Fast growing clones had similar morphologies, characterized by thin, straight, and regular branches with thin tips. The levels of key alkaloids, ajmalicine, serpentine, and catharanthine, in these five clones, also compared well with literature data from cell suspensions, yet HPLC and GC-MS data indicate the presence of vindoline in two clones at levels over three orders of magnitude greater than the minute amounts reported in cell culture. These results suggest that further optimization may result in hairy roots as a potential source of vindoline and catharanthine, the two monomers necessary to synthesize that antineoplastic drug, vinblastine. (c) 1993 John Wiley & Sons, Inc.     

Role of elements and physiologically active compounds in the regulation of synthesis and accumulation of indole alkaloids in Catharanthus roseus L

Effects of various elements (Co, Ni, Zn, W, Mn, Cr, B, Mo, Fe, and V), natural and synthetic auxins, cytokinins, and gibberellin on biosynthesis and accumulation of indole alkaloids was studied at increasing concentrations in the model system of Madagascar periwinkle seedlings (Catharanthus roseus L.). The main types of concentration dependences for the effect of physiologically active compounds under study were evaluated. A possible mechanism of the influence of Zn and auxin on this process was partly clarified. The compounds were shown to modulate various stages in the biosynthesis of monomeric indole alkaloids (catharanthine and vindoline).