冰冻切片技术在铁皮石斛显微结构上的应用

为了快速高效的观察兰科植物铁皮石斛的显微结构,利用光镜和改进的蔗糖保护--液氮速冻冰冻切片法,观察铁皮石斛根、茎、叶的显微结构。该技术方法是将铁皮石斛器官经过蔗糖磷酸缓冲液保护液处理后抽真空,再经过液氮速冻、包埋、切片、展片观察、染色以及拍照等步骤,制作出铁皮石斛根、茎和叶较完整的显微结构切片。研究结果表明,适合铁皮石斛根的最适条件为:蔗糖质量体积分数为8%、冷凝温度-25℃、切片厚度20μm;茎的最适条件为:蔗糖质量体积分数为16%、冷凝温度-20℃、切片厚度15μm;叶的最适条件为:蔗糖质量体积分数为4%、冷凝温度-20℃、切片厚度10μm。该研究在兰科植物显微结构观察和组织化学研究中将具有广阔的应用前景。     

铁皮石斛GRAS转录因子家族基因SCL3克隆及表达分析

GRAS家族是一类植物特有的转录调控因子,参与调控植物生长发育及抵御逆境胁迫,并且在赤霉素(gibberellins, GAs)信号转导过程中具有重要作用。本研究采用RT-PCR结合RACE方法从铁皮石斛(Dendrobium officinale Kimura et Migo)原球茎中克隆到了一个转录因子GRAS家族基因SCL3 (scarecrow-like 3)并对其进行了表达分析。该基因cDNA序列全长2 278 bp,命名为DoSCL3 (GenBank注册号:MG252261),其编码425个氨基酸,分子量为47.88 kD,等电点(PI)为6.21。DoSCL3基因编码的蛋白不含跨膜域和信号肽,具有GRAS转录因子家族特有的保守结构域(22~422);多序列比对表明,DoSCL3与小兰屿蝴蝶兰的SCL3蛋白高度同源(相似性达到83%),同时进化树分析结果显示其与小兰屿蝴蝶兰亲缘关系非常相近。qRT-PCR实验结果显示,DoSCL3基因在铁皮石斛种子共生萌发中随着萌发进程的变化(1~3级,萌发至原球茎阶段)其表达量逐渐升高,并且在种子萌发至2级时,共生萌发组表达量显著高于无菌萌发组(为无菌组2.2倍),表明DoSCL3在兰科药用植物铁皮石斛种子共生萌发中菌根共生关系的建立过程起到重要的调控作用。     

美花石斛化学成分及其护肤活性研究

本文研究美花石斛(Dendrobium loddigesii)的化学成分及其护肤活性。采用色谱法从美花石斛粗提物中分离得到12个化合物,利用波谱学方法分别鉴定为拖鞋状石斛素(1)、2,4,7-三羟基-9,10-二氢菲(2)、3,6,9-三羟基-3,4-二氢蒽-1(2H)-酮(3)、3,5′-二甲氧基-3′,4,9′-三羟基-7′,9-环氧-8,8′-木酚素(4)、5-(4-羟基-3-甲氧基苯乙基)-2-(4-羟基-3-甲氧基苯基)苯并二氢呋喃-3,7-二醇(5)、5-(4′′-羟基-3′′-甲氧基苯乙基)-2-(4′-羟基-5′-甲氧基苯基)-7-甲氧基苯并二氢吡喃-3-醇(6)、丁香脂素(7)、异香草醛(8)、松柏醛(9)、2-甲氧基-5-羟甲基苯酚(10)、二氢松柏醇(11)、4-羟基-3-甲氧基苯乙醇(12)。其中化合物3～5、7～12为首次从美花石斛中分离得到;化合物1、2、6(100μg/mL)有一定的自由基清除活性(>80%);化合物2(10μg/mL)有一定促胶原蛋白分泌活性(>20%)。结果显示从美花石斛的茎中分离得到了12个化合物,3个表现出良好的护肤活性。     

A novel case of autogamy and cleistogamy in Dendrobium wangliangii: A rare orchid distributed in the dry‐hot valley

Dendrobium wangliangii is an epiphytic orchid distributed in the Jinshajiang dry‐hot valley in Luquan County, Yunnan Province, China. Most Dendrobium spp. typically have a low fruit set, but this orchid shows a higher fruit set under natural conditions despite the lack of effective pollinators. The pollination biology of the critically endangered D. wangliangii was investigated in this study. A fruit set rate of 33.33 ± 4.71% was observed after bagging treatment in 2017 and a high fruit set rate (65.72 ± 4.44% in 2011; 50.79 ± 5.44% in 2017) was observed under natural conditions, indicating that D. wangliangii is characterized by spontaneous self‐pollination. The anther cap blocked the growing pollinium; thus, the pollinium slid down and reached the stigmatic cavity, leading to autogamous self‐pollination. Specifically, 51.50% of 162 unopened flowers (total 257 flowers) of this Dendrobium species under extreme water‐deficit conditions developed into fruits, suggesting the presence of cleistogamy in D. wangliangii. Here, cleistogamy may represent the primary mode of pollination for this orchid. Spontaneous self‐pollination and specific cleistogamous autogamy could represent major adaptions to the drought and pollinator‐scarce habitat in the Jinshajiang dry‐hot valley.     

基于表型性状的金钗石斛种质资源多样性评价*

金钗石斛是我国重要的经济作物,具有药用和观赏价值。对收集的 17个居群的野生金钗石斛植株形态、花、气孔、有效成分含量等表型性状进行统计分析和多样性评价,并进行亲缘关系的系统聚类分析。结果表明,不同居群金钗石斛在表型性状上存在明显差异,种质资源具有丰富的遗传多样性;以变异系数较低的7个表型性状为参数进一步进行系统聚类分析,当欧式距离为10时,金钗石斛居群分成三组,其中海南白沙居群独立成一组,表明岛屿隔离阻碍了基因交流,对金钗石斛的生物多样性的贡献较大,因此岛屿为金钗石斛种质资源的就地保护和遗传资源有效维护提供了重要场所,为金钗石斛种质资源的保护和利用奠定了理论基础。     

The linkage maps of Dendrobium species based on RAPD and SRAP markers

Dendrobium plants are used commonly as tonic herbs and health food in many Asian countries,especially in China.Here we report the genetic map construction of two Dendrobium species with a double pseudo-testcross strategy using random amplified polymorphic DNA (RAPD) and sequence-related amplified polymorphism (SRAP) markers.A F1 mapping population of 90 individuals was developed from a cross between D.officinale and D.hercoglossum.A total of 307 markers,including 209 RAPD and 98 SRAP,were identified and used for genetic linkage group (LG) analysis.The D.officinale linkage map consisted of 11 major linkage groups and 3 doublets,which covered 629.4 cM by a total of 62 markers with an average locus distance of 11.2 cM between two adjacent markers.The D.hercoglossum linkage map contained 112 markers mapped on 15 major and 4 minor linkage groups,spanning a total length of 1,304.6 cM with an average distance of 11.6 cM between two adjacent markers.The maps constructed in this study covered 92.7% and 82.7% of the D.hercoglossum and D.officinale genomes respectively,providing an important basis for the mapping of horticultural and medicinal traits and for the application of marker-assisted selection in Dendrobium breeding program.     

四种石斛兰种胚发育进程研究

以玫瑰石斛、尖刀唇石斛、短棒石斛、兜唇石斛种子为材料,进行种胚非共生萌发研究,并对其种子形态和胚的发育进程进行了显微观察。结果表明:处于球形胚阶段的石斛兰种子,种胚吸胀后突破种皮,发育至吸收毛和芽生长点出现后,种胚形成原球体;种子萌芽后胚尚未成熟,只进入心形胚阶段。呈纺锤形种子的种皮两端形状不同,一端存在结点,呈弯曲状的尖形,另一端种皮呈收拢的圆口形。4种石斛兰种子,玫瑰石斛种子最长,为两端狭长的纺锤形;兜唇石斛种子最短,呈两端稍细的纺锤形。玫瑰石斛、短棒石斛、尖刀唇石斛种子胚培养需要5～10 d萌发;兜唇石斛种子和胚皆偏小,萌发需要30 d。石斛兰种胚和种皮吸水膨胀后,种胚向种皮的一端移动、脱出或种胚撕裂种皮中央后突破而出,形成裸胚。玫瑰石斛种子撕裂种皮后主要从种皮中央突破;短棒石斛、尖刀唇石斛、兜唇石斛部分种胚从种皮一端脱出,部分种胚则从中央撑破种皮脱出。充分膨胀、变绿后萌芽的裸胚,存在极性,顶部芽生长点萌动,下部出现成群散射状吸收毛。     

霍山石斛类原球茎二步法培养细胞生长和多糖合成的动力学研究

磷是调控类原球茎细胞生长和多糖积累的有效因素。为了获得较高的多糖产量,根据霍山石斛类原球茎生长和多糖积累的动力学特性,提出了二步培养方式,采用了补料策略,研究了其培养过程的动力学特性,并建立了相关模型。结果表明,采用二步法培养,生物量从28·7gDW/L提高到44·2gDW/L,多糖产量从1·86g/L提高到5·22g/L,多糖含量从6·4%提高到11·9%。建立的模型基本反映了类原球茎生长和多糖积累的动力学机制。     

霍山石斛组培苗移栽后微观结构与微区元素的变化研究

采用扫描电镜及X射线能谱仪技术,研究霍山石斛组培苗移栽后各器官组织的微观结构和所含元素的变化,以了解霍山石斛组培苗生长发育以及药效成分的状况。结果表明:(1)霍山石斛组培苗移栽2个月后,根增粗近1倍,具有根被,且根被细胞壁的网络状增厚更加明显,表皮、皮层、中柱发育分化更加完善,Mg、Si、Cl、S、K、Ca元素含量提高,其中Ca增长了2.76倍。(2)茎表面纵向凹陷增多,内部结构致密,维管束发育较为完善,细胞内充满物质,Mg、Si、Cl、S、K、Ca、Fe、Cu、Zn元素含量增多,尤其是K和Fe分别增长了3.25倍和4.61倍。(3)叶增厚,具有了角质层,气孔形状更加饱满,叶肉细胞内含物丰富,Mg、Si、Cl、S、K、Ca、Fe、Mn、Zn的含量显著上升,其中K升高了17倍。(4)与根、叶相比,茎中所富集的元素种类最多。研究认为,霍山石斛试管苗移栽后,生长发育趋向完善,各项功能增强,细胞内含物质增多,元素成分丰富并且含量提高,体现出对移栽环境的良好适应性。