植物适应酸铝胁迫机理的研究进展

酸铝胁迫是限制植物正常生长发育的重要非生物胁迫因子,严重制约了我国酸性土壤地区的农业生产水平。植物抵御酸铝胁迫的形式复杂多样,如分泌有机酸、提高根际pH、分泌黏液、细胞壁对Al³⁺的固定、有机酸对细胞溶质中Al³⁺的螯合与液泡区隔化等。现有研究多集中于常规生理特征分析,缺乏深入的分子生物学解析。基于此,本文对国内外植物适应酸铝胁迫机理的相关研究进行了归纳和总结,从酸铝胁迫对植物生长与生理代谢的影响、植物适应酸铝胁迫最主要的两种生理机制(Al排除机制、Al耐受机制)以及分子水平上调控相关耐铝基因进行了综述。最后针对现有研究的不足提出了展望,以期为深入揭示植物适应酸铝胁迫的机理以及挖掘适于酸土生长的优质作物资源提供理论依据。     

拉恩氏菌W25对缓冲容量的响应及其产酸特性

【目的】进一步了解拉恩氏菌W25的溶磷机理和对土壤缓冲容量的响应。【方法】在液体摇瓶培养过程中,采用调节培养液pH的方法研究模拟土壤的缓冲容量对拉恩氏菌W25溶磷量的影响;通过单因子试验和HPLC相结合的方法,研究不同碳源、磷源条件下W25的溶磷能力及产酸特性。【结果】拉恩氏菌W25在磷酸三钙培养液中培养120 h后有效磷含量达到最大值,培养液有效磷含量与培养液pH变化之间呈极显著负相关性(P<0.01);W25在培养第48?96 h具有较强的缓冲能力,培养液有效磷含量加碱处理与未加碱处理差异不显著(P<0.05),从第120 h开始,缓冲能力开始减弱,在168 h后基本丧失了缓冲能力;W25在不同碳源条件下溶磷能力差异显著(P<0.05),依次为葡萄糖>乳糖>蔗糖>甘露醇>淀粉,不同磷源中培养液有效磷含量差异极显著(P<0.01),依次为磷酸三钙>磷酸铁>磷酸铝>磷矿粉;不同碳源、磷源条件下W25培养液中有机酸的种类和浓度差异较大,W25溶磷能力的大小不仅与产酸的种类有关,而且也与产酸的浓度有关。【结论】研究结果为更深入研究拉恩氏菌溶磷机理提供条件,为拉恩氏菌的应用提供理论基础。     

红背山麻杆叶的化学成分研究(Ⅳ)—多酚类化合物

红背山麻杆(Alchornea trewioides )为山麻杆属植物,作为传统的中药被用来减轻疾病和身体不适,但它的药效物质基础尚未完全清楚。为了全面掌握红背山麻杆药效物质基础,采用80％丙酮对其新鲜叶进行提取,并利用 MCI gel CHP 20P、Sephadex LH-20等色谱柱进行分离共得到9个化合物。这些化合物的结构经氢谱与碳谱比较分析鉴定为鞣花酸(1)、3-O-甲基没食子酸(2)、decarboxyellagic acid(3)、1-O-没食子酰基-β-D-葡萄糖(4)、1,6-二-O-没食子酰基-β-D-葡萄糖(5)、柯里拉京(6)、叶下珠鞣质 D(7)、furosonin(8)、老鹳草素(9)。其中化合物2~9均为首次从该属植物中分离得到。     

茉莉酸甲酯诱导大戟三萜类代谢的研究

京大戟是多年生草本药用植物,入药部分是其干燥根,但可入药的京大戟资源由于生长缓慢以及环境污染的加剧而越发匮乏,因此解决大戟资源日益紧张的问题是当今药用植物资源开发与利用方向的重要课题。京大戟含有三萜类、二萜类、黄酮类等丰富的活性成分,一些常见药用植物的有效成分是三萜类化合物,其在抗病毒、抗肿瘤、免疫调节等方面具有很好的活性。对植物萜类物质代谢起重要作用的关键酶,如3-羟基,3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(hmgr)、鲨烯合酶(sqs)、法尼基焦磷酸合酶(fps)的基因克隆及活性研究取得了进展和突破,但通过调控萜类物质代谢途径中关键酶基因的表达来诱导终产物合成的研究鲜有报道。通过研究大戟萜类物质代谢途径进而利用基因工程手段提升目的物质的产量来解决京大戟药源短缺问题具有重要意义。该研究以大戟愈伤组织为材料,使用茉莉酸甲酯分别按时间梯度和浓度梯度进行诱导,将诱导后的愈伤组织分为两部分:一部分提取其总RNA,以actin为内参基因进行反转录,实时定量RT-PCR分析大戟三萜类代谢途径中hmgr、sqs与fps基因的相对表达差异;另一部分用于提取其总三萜并使用分光光度法进行含量测定。实时定量RT-PCR分析结果表明,茉莉酸甲酯可诱导3个基因的表达,但其表达模式不一样。相应的京大戟愈伤组织中总三萜的含量明显提高,最高可较未处理样品增加27%。研究结果可为茉莉酸甲酯促进药用植物大戟三萜类物质积累的分子机制研究提供参考。     

枸杞L-半乳糖酸内酯脱氢酶基因的克隆及表达分析

以青海枸杞(Lycium barbarum L.)为模板,采用RT-PCR和RACE技术,克隆枸杞L-半乳糖酸-1,4-内酯脱氢酶(GLDH)基因序列,命名为LbGLDH。LbGLDH基因全长为2 114bp,包含一个开放读码框1 767bp(编码588个氨基酸)、5′末端序列57bp、3′末端序列290bp。LbGLDH基因核苷酸序列与番茄、马铃薯、烟草GLDH基因具有88%~90%的一致性。LbGLDH编码氨基酸序列包含GLDH蛋白酶具备的FAD-binding-4和ALO结构域。qRT-PCR分析结果显示,在枸杞不同组织中LbGLDH基因的表达、抗坏血酸含量和GLDH活性变化趋势相同,表现为在枸杞的花和果实中表达量最高,成熟叶中表达量最少。推测LbGLDH基因表达促进枸杞果实中抗环血酸含量的积累。     

黄龙山白桦桦木醇与桦木酸含量研究

为了阐明黄龙山白桦不同生境、不同径级、不同器官桦木醇与桦木酸含量,系统采集了陕北黄土高原黄龙山林场阳坡、阴坡、林缘、孤立木4种生境下的白桦不同径级植株的树皮、树枝和树叶样品,采用超声波辅助提取法提取样品,用高效液相色谱法测定了不同生境、不同径级白桦各器官桦木醇、桦木酸含量。结果表明：（1）不同生境下白桦各器官桦木醇、桦木酸含量均存在显著差异（P＜0.05）,白桦树皮中桦木醇与桦木酸含量、白桦树枝中桦木酸含量在4种生境下均表现为阴坡＞孤立木＞林缘＞阳坡,白桦树叶中桦木醇与桦木酸含量及树枝中桦木醇含量均表现为阴坡＞林缘＞孤立木＞阳坡,总体来看阴坡生境下白桦各器官桦木醇与桦木酸含量都是最高的。（2）在白桦各器官中,桦木醇、桦木酸含量均表现为树皮＞树枝＞树叶。（3）不同生境下白桦各器官桦木醇、桦木酸含量随着胸径的增大均先增大后减小,均在第Ⅱ径级即胸径10.1~20 cm达到最大。研究认为,阴坡生境有利于白桦各器官积累桦木醇、桦木酸;白桦各器官中桦木醇含量较高,桦木酸含量比较低,而以桦木酸为原料的生物制剂已进入临床应用阶段,因此,以桦木醇为原料制取桦木酸是解决桦木酸在天然植物中含量低、提取困难的有效途径;对白桦各器官的采收应注意把握时机,于白桦生长到胸径10.1~20 cm时为最佳采收期。     

斑蝥素酸镁对人肝癌细胞SMMC-7721裸鼠皮下移植瘤凋亡的影响

建立人肝癌细胞SMMC-7721裸鼠皮下移植瘤模型,实验组每只裸鼠瘤周注射斑蝥素酸镁6.26×10-5mmol,对照组给予相同容积的无菌生理盐水瘤周注射。给药22 d后,观察斑蝥素酸镁对皮下移植瘤增殖的影响,并在此基础上,利用HE染色观察药物对人肝癌裸鼠皮下移植瘤组织形态学特征的影响。实验发现斑蝥素酸镁组移植瘤细胞体积变小、胞浆固缩、嗜酸性变,细胞核固缩、碎裂。透射电镜观察人肝癌裸鼠皮下移植瘤组织超微结构的改变,镜下见斑蝥素酸镁组移植瘤细胞核膜基本消失、核染色质聚集成团等改变。免疫组化二步法检测人肝癌裸鼠皮下移植瘤组织中bcl-2、bax的表达水平,结果显示斑蝥素酸镁组瘤组织中bcl-2的表达低于生理盐水组,而bax的表达高于生理盐水组(P0.05)。本实验提示斑蝥素酸镁能明显抑制人肝癌裸鼠皮下移植瘤的增殖,并能诱导移植瘤细胞发生凋亡,其机制可能与上调bax和下调bcl-2表达有关。     

福建红曲醋中产酸菌株的分离及鉴定

添加含有高浓度乙醇的红曲酒至福建传统红曲醋醋母中富集产酸菌株,采用高浓度乙醇平板,依据溶解圈指标从福建传统红曲醋液体循环工艺样品中分离出7株产酸菌株。综合菌株形态、生理生化实验以及16S r DNA序列测定等信息,确定这7株菌株分类地位为变形菌门(Proteobacteria)α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)红螺菌目(Rhodospirillales)醋酸菌科(Acetobacteraceae)葡糖酸醋杆菌属(Gluconacetobacter),其中菌株Y5052、Y5054、Y5072、Y5092鉴定为斯氏葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacter swingsii);菌株Y5032、Y5033、Y5071鉴定为欧洲葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacter europaeus)。测定这些菌株的产酸能力,菌株Y5052产酸量最低,7 d达15 g/L;菌株Y5054产酸能力最强,7 d产酸量达57.0 g/L。     

茉莉酸对小麦幼苗UV-B抗性的生理学效应研究

以小麦品种‘西农88’(Triticum aestivum L.,cv.Xinong 88)为材料,研究了外源施加不同浓度茉莉酸(1、2.5、5、10 mmol/L)对UV-B辐射(1.5 kJ·m-2·d-1)下小麦幼苗光合色素、抗氧化酶、丙二醛、游离脯氨酸、紫外吸收物、花青素、根系活力等生理指标以及对其生长的影响,探讨了茉莉酸在UV-B辐射胁迫中的可能作用及其作用机制.研究结果表明,外源茉莉酸对小麦幼苗生理指标产生显著影响,并且表现出浓度效应,其中较低浓度的茉莉酸(1 mmol/L和2.5 mmol/L)能明显提高小麦幼苗的UV-B抗性.表现为低浓度茉莉酸显著提高UV-B辐射下小麦幼苗叶片中的总叶绿素含量、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性.并且外源施加的茉莉酸还能够增加小麦幼苗的游离脯氨酸含量,降低脂质过氧化水平,提高花青素含量,增强根系活力.可见,茉莉酸通过提高小麦幼苗的抗氧化酶活性,增加渗透调节物含量以及保护性色素含量,从而缓解膜脂过氧化程度和提高防御物质含量,进而增强植物抵抗UV-B辐射胁迫的能力,保证小麦幼苗正常生长.     

稗草潜在化感物质的排查

针对已报道属于羟基肟酸(丁布)、酚酸和酞酸酯类的稗草潜在的化感物质,本文以水稻、稗草和莴苣为试验材料,对2,4-二叔丁基酚、对羟基扁桃酸2种酚酸以及3种酞酸酯类物质的化感活性进行了研究.采用高效液相色谱法( HPLC)研究了上述5种物质以及丁布在稗草组织、根区土壤和种子萌发液的含量.结果表明:在100μg·ml-1作用浓度下,对羟基扁桃酸对莴苣、水稻以及稗草的种子萌发和幼苗生长的综合抑制活性最弱,2,4-二叔丁基酚化感抑制活性相对最强.酞酸二甲酯、酞酸二异辛酯和2,4-二叔丁基酚这3种物质对稗草的抑制活性大干水稻.通过HPLC只在稗草苗期叶、根和种子萌发液中检测出对羟基扁桃酸,其含量分别为9.72 μg·g-1、7.29 μg·g-1和0.24 μg·ml-1,而其他生长期组织以及根区土壤中均未检出.所有样品均未检测出2,4-二叔丁基酚、丁布和3种酞酸酯类物质.对羟基扁桃酸的浓度-效应试验显示,接近实测浓度(20 μg·g-1)时其对3种受试植物没有显著的化感抑制效应.本研究表明,对羟基扁桃酸不是稗草中主要的化感物质;通过HPLC-标准物质比对方法可以准确分析上述6种化合物,并证实了稗草不含有2,4-二叔丁基酚、丁布和酞酸酯类物质.