短葶飞蓬总咖啡酸酯和灯盏乙素含量的空间变化

依据嵌套分层设计原理制定野外调查取样方案,以药用资源植物短葶飞蓬不同产地93个自然种群310份植株样品的灯盏乙素和咖啡酸酯含量的嵌套方差分析,探讨次生代谢有效成分含量在产区间的空间变化。结果表明:短葶飞蓬有效成分含量存在空间差异,最低含量产区的总咖啡酸酯和灯盏乙素含量分别只是最高含量产区的52.1%和41.8%,但不与产地间的空间距离远近完全一致;同一产地短葶飞蓬总咖啡酸酯和灯盏乙素含量有一定的年际差异,但高含量产地与低含量产地是相对稳定的;作为优质药材的基本产地单元,自然地理区划单元比行政区划单元更科学;短葶飞蓬总咖啡酸酯和灯盏乙素含量与植株含N量呈极显著负相关,符合"碳/氮营养平衡假说"的预测,但植株含N量的变化只能解释短葶飞蓬总咖啡酸酯和灯盏乙素含量不同产区间约30%的变异。植物药材有效成分含量的空间变化是药用植物地区间遗传变异和生长地环境生态因子变化共同作用的结果,用自然地理区划单元为产地单元更客观。确定药材的"优质产地"可作为保障药材有效性的科学管理途径之一。     

氮素对短葶飞蓬生长和次生代谢产物积累的影响

以不同氮素供应对短葶飞蓬(Erigeron breviscapus)进行了人工栽培试验,探讨氮素对药用植物生长和次生代谢产物含量及产量的影响作用规律.结果显示:氮素施用量与短葶飞蓬植株生物量呈极显著的正相关;而与灯盏乙素和总咖啡酸酯含量则表现出显著的负相关;对总咖啡酸酯和灯盏乙素的产量没有显著的促进作用.植株灯盏乙素和总咖啡酸酯含量与生物量呈现极显著的负相关;与植株含氮量也存在极显著的负线性关系,变化规律与"碳素/营养平衡假说"预测的一致.研究表明,植株生长与次生代谢有效成分积累间存在一定的权衡关系,过多的施用氮肥提高药材产量时将会导致黄酮等酚类次生代谢有效成分含量下降.     

土壤类型对短葶飞蓬灯盏乙素和咖啡酸酯积累的影响

在相同栽培管理条件下,分别以黑色石灰土、红色石灰土、红壤、黄红壤、紫色土和腐殖土为生长介质对短葶飞蓬（Erigeron breviscapus）进行了人工栽培试验。结果显示,生长在不同土壤类型的短葶飞蓬植株体内总咖啡酸酯和灯盏乙素含量有显著的差异。红色石灰土、紫色土及黄红壤生长的植株总咖啡酸酯和灯盏乙素含量最高,黑色石灰土和腐殖土的最低。相同土类的不同亚类土壤生长植株间2种次生代谢产物含量的差异程度,会超过不同土类间的。植株总咖啡酸酯和灯盏乙素含量与土壤P和K含量没有显著相关关系,但与土壤速效N含量及植株含N量则都有极显著负相关关系。不同土壤生长植株叶片的最大光能转换效率（Fv／Fm）值与灯盏乙素和总咖啡酸酯含量都表现出极显著负相关关系。土壤类型对短葶飞蓬次生代谢影响规律与碳素／营养平衡假说（CNB）及资源获得假说（HA）的预测一致。     

大气二氧化碳倍增对短葶飞蓬生长和有效成分积累的影响

通过对人工倍增CO₂浓度（800±100） μmol·mol^-1与正常CO₂浓度（400±25） μmol·mol^-1条件下短葶飞蓬植株生物量、体内灯盏乙素和总咖啡酸酯含量及产量的比较,探讨了CO₂浓度升高对药用植物短葶飞蓬生物量、有效成分含量及产量的影响.结果表明：CO₂浓度倍增条件下,短葶飞蓬植株生物量增加了22%;总咖啡酸酯及灯盏乙素含量分别增加23%和26%,产量分别增加37.6%和45.3%.不同器官的生物量及有效成分含量对CO₂浓度升高的响应不同.在CO₂浓度倍增条件下,短葶飞蓬植株含氮量减少47.2%,与次生代谢有效成分含量的变化呈反比,符合“碳素/营养平衡假说”;植株生物量与次生代谢产物含量的变化呈正相关,植株生长与次生代谢产物积累之间没有表现出权衡关系.说明合理施用CO₂是可实现短葶飞蓬的优质高产.     

钾素对药用植物短葶飞蓬生长和有效成分积累的影响

在不同钾素供应下对药用植物短葶飞蓬（Erigeronbreviscapus）进行了人工栽培试验,探讨了钾素对其生长和次生代谢产物积累的影响。结果显示：在0～0．372g／株钾素施用量范围内,钾素供应量与短葶飞蓬单株生物量以及总咖啡酸酯和灯盏乙素的产量呈极显著的正相关;但植株总咖啡酸酯和灯盏乙素的含量则随钾素供应量增加先升高后降低;总咖啡酸酯和灯盏乙素含量与植株N含量呈显著的线性负相关,与碳素／营养平衡假说一致。0～0．248g／株钾素施用量范围内,短葶飞蓬地上生物量和总生物量与总咖啡酸酯和灯盏乙素含量都呈现出极显著的正相关。研究表明：当钾供应量不十分丰富时,适当增施钾可促进植株酚类次生代谢产物的积累,但高钾供应量则抑制积累。并不是只有在生长胁迫生境中才能得到高的酚类次生代谢产物积累,生长与次生代谢产物积累间不存在权衡关系。     

氮、磷、钾施用对灯盏花产量和主要提取物收获量的影响

通过设置N、P、K不同施肥量处理,研究了施肥量差异对灯盏花（Erigeron breviscapus（Vant.）Hand.-Mazz.）的生长指标、产量、3种主要提取物（野黄芩苷、总咖啡酸酯和总黄酮）含量及单位面积收获量的影响。结果表明,增施N、P肥对植株生长指标具有促进作用。随着N、P、K肥施用量的增加,植株产量逐渐升高,且以施N肥的增产幅度最大。一定范围内施用N肥可导致灯盏花3种主要提取物含量降低,而P、K肥的施用则对此没有影响。3种主要提取物单位面积收获量与产量之间呈极显著正相关,N、P、K肥的施用可以提高灯盏花的产量从而增加3种提取物的收获量。N、P、K肥施用量分别为103.5、126.0、112.5 kg/hm²时获得的提取物单位面积收获量最大。     

不同产地大血藤次生代谢产物含量比较

对不同产地大血藤的不同营养器官的总鞣质、总生物碱、皂苷、木质素、绿原酸、总黄酮共6种次生代谢产物的含量进行测定与比较。结果显示：6种次生代谢产物在不同营养器官中的含量具有一定的差异,总含量以叶最高,老茎次之,幼茎最小。6种次生代谢产物除木质素茎含量较高外,其余5种均以叶片的含量最高,差异具有显著性。不同产地大血藤的6种次生代谢产物的含量具有显著性差异。通过逐步回归分析和通径分析,得知大血藤叶片次生代谢产物与土壤生态因子的关系密切。聚类分析显示庆元百山祖及天台的大雷山和天台山的大血藤叶片的次生代谢产物含量较高。     

野生地木耳中次生代谢产物含量测定与分析

测定了野生地木耳（Nostoc commune Vauch.）中次生代谢产物含量,并与4种常见食用菌藻黑木耳（Auricularia auricular-judae）、银耳（Tremella fuciformis）、紫菜（Porphyra）、海带（Laminaria japonica）进行比较分析,总酚、总黄酮和缩合单宁含量测定采用分光光度法,总生物碱含量测定采用高效液相色谱法（HPLC）。结果显示,野生地木耳中总酚含量为24.255 mg/g±1.631 mg/g,总黄酮含量为5.741 mg/g±0.239 mg/g,总生物碱含量为0.768 mg/g±0.073 mg/g,缩合单宁含量为0.069 mg/g±0.009 mg/g。4种食用菌藻中次生代谢产物含量范围为：总酚（5.520～62.326 mg/g）、总黄酮（0.847～7.010 mg/g）、总生物碱（0.408～4.132 mg/g）、缩合单宁（0.063～0.233 mg/g）;比较分析结果显示,野生地木耳次生代谢产物中的总酚和总黄酮物质含量较高,且总酚是主要次生代谢产物,缩合单宁与总生物碱含量较低;总酚含量约为黑木耳和银耳的2倍、紫菜的6倍;总黄酮含量约为黑木耳的7倍,银耳的3倍。     

哀牢山中山湿性常绿阔叶林两种优势幼苗C、N、P化学计量特征及其对N沉降增加的响应

N沉降对不同森林生态系统的影响是当今全球变化生态学研究的一个热点问题。山地湿性常绿阔叶林是我国西部高海拔地区重要的森林植被类型之一。该文以云南哀牢山中山湿性常绿阔叶林为对象, 研究了其林下优势树种多花山矾(Symplocos ramosissima)和黄心树(Machilus gamblei)幼苗不同器官中C、N、P含量和生态化学计量特征及其对N沉降增加的响应。结果表明: 两种幼苗C、N、P含量的差异均达到了显著性水平(p < 0.05), 多花山矾的C含量较低, N和P含量较高。N处理对植物幼苗元素含量及其比值影响极显著(p < 0.01), 且与物种和器官之间存在显著的交互作用。N处理提高了幼苗体内N含量, 导致不同器官N:P值有不同程度的增加。随N处理水平的升高, 多花山矾幼苗P含量下降, 黄心树幼苗P含量整体升高, 幼苗间P含量差异减小。在一定范围内, 植物幼苗N含量与土壤无机N含量之间存在极显著的相关性(p < 0.01)。不同器官之间相比, 植物幼苗根和茎的N内稳性比叶片更高, 即植物叶片对N沉降的响应更为敏感。     

温带-亚热带栓皮栎种子形态的变异及其与环境因子的关系

在区域尺度上(25.14°-40.25° N, 99.87°-122.07° E), 采集20个栓皮栎(Quercus variabilis)种群的种子样品, 测定种宽、种长, 并计算宽长比形态指标, 探讨了区域尺度上种子形态变异特点及其与环境因子的关系。结果表明, 栓皮栎种子的宽度和长度变化幅度分别为1.21-2.18 cm和1.20-2.96 cm; 宽长比的变化幅度为0.57-1.10。栓皮栎的种宽与种长呈显著的正相关关系。单因素方差分析表明, 种宽、种长和宽长比在种群间差异显著(p < 0.001)。种长与等效纬度呈负线性(R² = 0.18; p = 0.05), 与经度呈凸型的变异关系(R² = 0.43; p = 0.009)。种宽和种长与最热月平均气温呈极显著正相关(R² = 0.35; p = 0.006; R² = 0.30; p = 0.012), 而与最湿季降水量呈显著负相关(R² = 0.28, p = 0.019; R² = 0.24, p = 0.017)。种子宽长比没有明显的变化趋势, 大致趋于恒定(0.88 ± 0.08)。     

Effects of Nitrogen on the Growth and Accumulation of Secondary Metabolites of Erigeron breviscapus (Compositae)

Erigeron breviscapus a medicinal plant was planted under different nitrogen levels to investigate effects of nitrogen on the growth and the accumulation of secondary metabolites, address the relationship between them in medicinal plants in the plantation. Results showed that the amount of N fertilizer was significantly positively correlated with the biomass, but negatively to contents of total caffeates and scutellarin of Ebreviscapus Moreover, increasing amount of N fertilizer did not significantly enhance yields of 2 active constituents. The biomass was negatively correlated with contents of total caffeates and scutellarin. Contents of total caffeates and scutellarin were negatively correlated with contents of N in Ebreviscapus, as predicated by the carbon/nutrient balance hypothesis. The result suggested that the nitrogen addition could increase the biomass yield, nevertheless, decrease active constituents ( flavonoids ),there could be a trade off between the growth and accumulation of secondary metabolites in medicinal plants.     

Prospecting potential of endophytes for modulation of biosynthesis of therapeutic bioactive secondary metabolites and plant growth promotion of medicinal and aromatic plants

Medicinal and aromatic plants possess pharmacological properties (antidiabetes, anticancer, antihypertension, anticardiovascular, antileprosy, etc.) because of their potential to synthesize a wide range of therapeutic bioactive secondary metabolites. The concentration of bioactive secondry metabolites depends on plant species, local environment, soil type and internal microbiome. The internal microbiome of medicinal plants plays the crucial role in the production of bioactive secondary metabolites, namely alkaloids, steroids, terpenoids, peptides, polyketones, flavonoids, quinols and phenols. In this review, the host specific secondry metabolites produced by endophytes, their therapeutic properties and host-endophytes interaction in relation to production of bioactive secondry metaboloites and the role of endophytes in enhancing the production of bioactive secondry metabolites is discussed. How biological nitrogen fixation, phosphorus solubilization, micronutrient uptake, phytohormone production, disease suppression, etc. can play a vital role in enhacing the plant growth and development.The role of endophytes in enhancing the plant growth and content of bioactive secondary metabolites in medicinal and aromatic plants in a sustainable mode is highlighted.

     

Centella asiatica (L.) urban from Nepal: Quali-quantitative analysis of samples from several sites,and selection of high terpene containing populations for cultivation

Centella asiatica (L.) Urban is widely used in traditional medicine in many countries and in the formulation of drugs and cosmetics, and is therefore suitable as a trade item for the development of medicinal plants for the population of Nepal. The aim of this work was to select plant populations of C. asiatica with high contents of secondary metabolites growing in various localities in Nepal, and to enhance knowledge of the cultivation of this plant. Quali-quantitative analysis of bioactive triterpenes (asiaticoside and asiatic acid) and phenol derivatives (flavonoids and caffeoyl esters) was performed by HPLC-DAD-ELSD. The highest quantities of triterpenes and phenols were found in samples from the Gorkha and Chitwan districts. Regarding cultivated plants, soil fertilisation is critical, since over-rich soils affect secondary metabolite content. Plants growing in sand-rich soils produce more terpenes. This work provides indications on how to select high-terpene producing germplasm and recommendations for plant cultivation.     

环境胁迫对雷公藤中雷公藤红素含量的影响

雷公藤(Tripterygium wilfordii)是我国的名贵药用植物, 其药用成分雷公藤红素是医药研究中重要的化学单体。环境胁迫能促进药用植物次生代谢物质的合成与积累, 该文通过正交设计, 探讨了水分、光照、土壤氮含量三因素两水平轻度胁迫处理对雷公藤幼苗中雷公藤红素含量的影响。研究结果表明: 根部是雷公藤红素含量最丰富的部位; 雷公藤幼苗在水分、光照及土壤氮含量胁迫条件下根系中雷公藤红素的含量分别提高了10.8％、14.4％和13.0％, 光照对雷公藤红素含量的增加最明显, 短期的轻度胁迫可提高根中雷公藤红素的含量。     

药用植物次生代谢的生物学作用及生态环境因子的影响

药用植物的很多有效成分为植物的次生代谢产物,包括生物碱、萜类、酚类、甙类等。这些次生代谢产物在植物的生理调节、自身保护、生存竞争、协调与环境关系等生命活动的许多方面均起着重要作用。各种生态环境因素包括光、温度、土壤、空气以及生物因素均影响到药用植物的次生代谢过程。对药用植物次生代谢成分与生态环境因素的关系进行研究有利于揭示药用植物药用有效成分地域性差异的原因,可为药用植物的育种、栽培提供理论依据。     

植物苯丙烷代谢途径

众所周知,固着生长的植物经常受到环境中各种生物和非生物胁迫的威胁。所以在漫长的进化过程中,植物必须将多样的环境信号整合到其发育过程中,以实现适应性形态的发生和代谢途径的精确调控,最终使植物完成整个生长周期。研究显示,苯丙烷代谢作为植物重要的次级代谢途径之一,其代谢产物,例如木质素、孢粉素、花青素和有机酸等,在调控植物适应性生长的过程中发挥着重要功能。特别是在药用植物中,苯丙烷代谢还与众多药用活性成分的合成息息相关,几乎所有包含苯丙烷骨架的天然药效成分均由苯丙烷代谢途径直接或间接合成,例如黄酮类、萜类和酚类等。此外,经苯丙烷代谢途径产生的一些次级代谢产物还能由植物根系外泌到周际土壤中,通过改变根系微生物的菌群生态,而影响植物生长和抵抗生物或非生物胁迫的能力。同时,苯丙烷代谢介导的这种植物-微生物互作也与药用植物的道地品质密不可分。本文综述了近年来植物苯丙烷代谢途径的最新研究进展,重点对该代谢途径中代谢产物的生理功能及表达调控机制进行了介绍,以期更深入地理解药用植物苯丙烷代谢与药材性状之间的潜在关系,旨在指导优良中草药的遗传育种,以进一步促进我国中医药事业的蓬勃发展。