甘草内生细菌的分离及拮抗菌株鉴定

从乌拉尔甘草健康植株的根茎叶中共分离到内生细菌98株,经初步鉴定芽孢杆菌属(Bacillus sp.)为优势种群,约占30%;从不同生长年份甘草的根、茎、叶组织中分离内生细菌种群密度从5.0×104cfu/g~2.9×107cfu/g鲜重不等。采用平板对峙方法筛选出6株对植物病原菌有明显体外拮抗活性的菌株,通过菌落、菌体形态观察、生理生化反应及16S rDNA序列分析,同时结合Biolog细菌自动鉴定系统验证,鉴定这6株拮抗菌分属萎缩芽孢杆菌(Bacillus atrophaeus)、多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、Paenibacillus ehimensis。     

甘草内生菌发酵物对痰浊阻肺大鼠炎症相关因子、水通道蛋白的影响

目的：筛选具有祛痰作用的甘草内生菌菌株发酵物。方法：Wistar大鼠90只,雌雄各半,随机分为9组（n=10）：即空白组、模型组、阳性对照组、甘草水煎液组、甘草内生菌发酵物5组（JTZB005、JTZB006、JTZB043、JTZB060、JTZB063）。采用SO₂烟薰30 min、低温兼冷风刺激10 min诱导痰浊阻肺大鼠模型,每天2次,连续10 d。造模10 d后,空白组、模型组给予生理盐水10 ml/kg灌胃,阳性组给予复方贝母氯化铵片0.08 g/kg灌胃,水煎液组给予甘草水煎液0.95 g/kg,内生菌各组给予甘草内生菌发酵液蒸干粉末0.95 g/kg,每天灌胃给药1次,连续7 d,观察大鼠一般情况。第7天,灌胃给药2 h后,断颈处死大鼠,取右肺上叶,4%戊二醛固定,HE染色切片,光镜下观察肺组织病理形态学变化,免疫组化染色切片,检测水通道蛋白1、5（AQP1、AQP5）的分布及表达。硝酸还原酶法测定肺组织一氧化氮（NO）含量,ELISA检测大鼠肺组织肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、细胞间粘附分子-1（ICAM-1）的含量及环氧化酶-2（COX-2）的浓度。结果：与空白组比较,模型组大鼠肺组织中NO、TNF-α、ICAM-1的含量及COX-2的浓度显著升高,而水通道蛋白AQP1、AQP5的表达显著降低（P<0.01）。与模型组比较,水煎液组、JTZB005、JTZB006、JTZB063组肺组织NO、TNF-α、ICAM-1的含量及COX-2的浓度均显著降低,AQP1、AQP5的表达水平显著升高（P<0.05,P<0.01）。结论：筛选出JTZB005、JTZB006、JTZB063等3株具有祛痰作用的甘草内生菌有效菌株。     

Effects of different nitrogen:phosphorus levels on the growth and ecological stoichiometry of Glycyrrhiza uralensis

Aims The increase in atmospheric nitrogen (N) deposition has accelerated N cycling of ecosystems, probably resulting in increases in phosphorus (P) demand of ecosystems. Studies on the effects of artificial N:P treatment on the growth and carbon (C), N, P ecological stoichiometry of desert steppe species could provide not only a new insight into the forecasting of how the interaction between soils and plants responses to long-term atmospheric N deposition increase, but also a scientific guidance for sustainable management of grassland in northern China under global climate change. Methods Based on a pot-cultured experiment conducted for Glycyrrhiza uralensis (an N-fixing species) during 2013 to 2014, we studied the effects of different N:P supply ratios (all pots were treated with the same amount of N but with different amounts of P) on aboveground biomass, root biomass, root/shoot ratio, and C:N:P ecological stoichiometry both in G. uralensis (leaves and roots) and in soils. Additionally, through the correlation analyses between biomass and C:N:P ecological stoichiometry in leaves, roots, and soils, we compared the differences among the C:N:P ecological stoichiometry of the three pools, and discussed the indication of C:N:P ecological stoichiometry in soils for the growth and nutrient uptake of G. uralensis. Important findings The results showed that, reducing N:P decreased C:P and N:P ratios both in G. uralensis (leaves and roots) and in soils but increased aboveground biomass and root biomass of G. uralensis, indicating that low to moderate P addition increased P availability of soils and P uptake of G. uralensis. However, excessive low N:P (high P addition) led to great decreases in soil C:P and N:P ratios, thus hindering N uptake and the growth of G. uralensis. C:N:P ratios in the two pools of G. uralensis (especially in leaves) had close correlations with soil C:N:P ratio, indicating that the change in soil C:N:P ratio would have a direct influence on plants. Our results suggest that, through regulating C:N:P ratio in leaves and soils, appropriate amounts of P addition could balance soil P supply and plant P demand and compensate the opposite influences of long-term atmospheric N deposition increase on the structure of desert steppe.     

库布齐沙漠中甘草对不同水分和养分供应的光合生理响应

为了解全球变化背景下在沙漠分布的豆科优势物种甘草(Glycyrrhiza uralensis)对多因素环境变化的适应性, 该研究以第2年生长的甘草植株为对象, 盆栽试验为手段, 采用完全随机区组实验设计, 人工模拟分别相当于库布齐沙漠当地自然年降雨量的3/8、1/2、1和2倍(W1~W4)的4个水分供应处理, 以及4个养分添加处理(对照CK; N, 83 mg N·kg^-1土; P, 92 mg P·kg^-1土; NP, 83 mg N·kg^-1土+92 mg P·kg^-1土), 研究了库布齐沙漠中甘草的光合生理特性对于水分和养分供应变化的响应。结果表明: 气体交换特征随测量时间表现出规律性变化。在实验处理条件下, 每个植物功能性状参数随时间的变化趋势基本一致。当光合有效辐射(Photosynthetically available radiation, PAR)在11:00~13:00时段达到最高值时, 大气温度也接近测量当天的最高值, 净光合速率(Net photosynthetic rate, P_n)出现了明显的“午休”特征。第2年生长的甘草对于干旱胁迫表现出快速生理响应与气孔调节, 尤其在极度干旱(W1)条件下, 光合作用过程的控制在气孔限制与非气孔限制之间进行了多次转换。水分胁迫使P_n、气孔导度(Stomatal conductance, G_s)和蒸腾速率(Transpiration rate, T_r)等气体交换特征值下调, 同时降低了最大净光合速率(Maximum net photosynthetic rate, P_max)和表观量子效率(Apparent quantum yield, AQE)等光响应曲线特征参数。光合水分利用效率(Photosynthetic water use efficiency, PWUE)随着水分供应量减少而降低, 并且养分添加也使其在水分供应良好(W4)的条件下降低, 对于外界环境中水分利用的改变具有适应策略。另外, 养分添加对于光合作用过程具有促进作用, 尤其在水分供应良好的条件下, N素添加使P_n增加明显。在W1条件下, P素供应增加了P_max、光饱和点(Light saturation point, LSP)并减小了光补偿点(Light compensation point, LCP), 表明甘草物种对于P素的敏感性。研究结果表明, 虽然养分添加能够调节水分胁迫条件下甘草对于光辐射的利用效率与适应性, 但水分仍然是限制甘草光合生理的首要因素。     

野生与栽培乌拉尔甘草不同部位甘草酸含量分析

采用超声提取法结合高效液相色谱(HPLC)对黑龙江省西部野生与栽培乌拉尔甘草不同部位的甘草酸含量进行测定,结果表明:超声方法提取甘草酸是便捷、有效的方法之一,最佳提取条件为50%甲醇提取液,超声提取45m in。甘草地下部分甘草酸含量较高,野生甘草的甘草酸含量主根 > 横根茎 > 不定根 > 垂根茎;栽培甘草则为不定根 > 主根 > 横根茎;总体上看地上部分甘草酸含量是微量的,其中叶的甘草酸含量相对较多,地上茎、种子等器官甘草酸含量较低。无论野生甘草还是栽培甘草, 10月份甘草地下部分甘草酸含量大于5月份,并且这种差别在栽培甘草中表现更明显。人工管理措施对甘草酸含量具有较大影响,野生甘草和栽培甘草经过土壤翻松和良好的田间管理模式反而使甘草酸含量下降,按种植农作物模式对栽培甘草进行管理对提升甘草酸含量效果不佳,给予一定的环境胁迫可以提高甘草酸的含量。在黑龙江省西部,野生甘草主根在1.0~2.0 m深度为甘草酸含量分布较高的部位;栽培甘草主根甘草酸含量随土壤深度的增加而增加,其根尾的甘草酸含量最高,表明栽培甘草主根尚未伸长到其甘草酸含量最高的土壤深度。     

甘草毛状根体内外抗氧化能力的测定

甘草毛状根是用Ri质粒转化甘草（Glycyrrhiza uralensis Fisch.）细胞后获得的人工培养根器官,应用化学发光法测定体外SOD样活力,证明甘草毛状根具有较好的抗氧化能力。小鼠体内实验结果表明,预先口服甘草毛状根水煎剂可使由CCl4所致的小鼠血清乳酸脱氢酶、谷草转氨酶的升高以及肝内丙二醛含量的增加显著降低,也能使CCl4所致的小鼠肝内超氧化物歧化酶的降低显著提高,其作用呈剂量依赖性。甘草毛状根可减轻CCl4所致的肝脏坏死,是值得深入研究与开发利用的人工新资源。     

外部干扰对根茎型克隆植物甘草自然种群植株生长及主要药用成分含量的影响

克隆植物, 特别是游击型克隆植物, 其分株在一定时间段往往通过连接结构(即间隔子)连接在一起形成克隆网络, 基于克隆网络的克隆植物特性显著提高了克隆植物应对外部干扰的能力。长期封育禁牧使得甘草(Glycyrrhiza uralensis)自然种群免受外部干扰, 却并没有促使受破坏的甘草自然种群快速恢复。因为克隆整合、克隆储存及克隆分株的选择性放置等克隆植物特性的存在, 适度的外部干扰有利于根茎型克隆植物甘草的生长与繁衍。但外部干扰与克隆植物特性在甘草种群恢复中的作用及其机理目前并不清楚。该研究以甘草自然种群为研究对象, 通过野外控制实验进行模拟动物采食和人工采挖干扰, 探讨不同程度干扰对甘草自然种群生长和主要药用成分含量的影响。结果表明在中度放牧采食干扰或者人工采挖干扰下, 甘草自然种群的分株密度、高度和地上生物量与对照相比均没有显著差异, 甘草表现出等补偿生长; 而在不同类型的重度干扰下, 甘草产生的响应不一致。重度放牧采食干扰下甘草表现出欠补偿生长, 而重度人工采挖干扰下甘草表现出超补偿生长。克隆植物特性在甘草应对外部干扰过程中发挥着重要作用。外部干扰一定程度上提高了甘草中甘草苷和甘草酸的含量, 从而提升了药材的品质。进一步的研究应该关注于甘草自然种群与环境因子之间的关系, 解析甘草自然种群退化的原因, 提出相应的复壮技术, 探讨可持续利用的管理模式。     

外源5-氨基乙酰丙酸对干旱胁迫下甘草种子萌发及幼苗生理特性的影响

以药用植物甘草种子和幼苗为材料,在20%PEG-6000模拟干旱胁迫条件下,测定了不同浓度外源5-氨基乙酰丙酸(ALA)处理甘草种子的发芽势(Gv)、发芽率(Gr)、发芽指数(Gi)和活力指数(Vi)的变化,以及ALA处理幼苗叶片的质膜透性、丙二醛(MDA)含量、可溶性糖含量、游离脯氨酸含量和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性。结果显示:(1)在20%PEG-6000胁迫下,甘草种子萌发受到显著抑制,而各项萌发指标经过不同浓度的ALA进行恢复处理后均有明显提高,且均以10 mg.L-1ALA处理的各项指标值最大,其种子发芽势(75%)、发芽率(91%)比干旱胁迫对照显著提高了35%和30%,发芽指数(36.2)和活力指数(709.7)分别提高至干旱胁迫的2.6和3.5倍。(2)各ALA处理较对照均显著提高了干旱胁迫下甘草幼苗总生物量、可溶性糖的含量及脯氨酸含量,却显著降低了甘草叶片的MDA含量和质膜透性,同时显著提高了干旱胁迫下甘草叶片中的SOD、POD和CAT的活性,且以10 mg.L-1ALA处理后的酶活性最强。研究表明,适宜浓度(10 mg.L-1)的ALA能显著提高干旱胁迫下甘草种子的萌发能力,通过调节渗透调节物质含量和保护酶活性来有效减缓干旱胁迫对甘草幼苗的伤害,提高甘草种子及幼苗的抗旱能力。     

甘草野生种群地上植株形态地理变异及其生态学机制分析

目的:研究甘草地向部分形态特征地理变异规律并分析其形成的生态学机制。方法:采用样方调查的方法测定全国8省区35个旗县甘草野生种群的地上植株形态特征,采用双重筛选逐步回归分析方法探讨甘草地上形态特征的地理变异规律及其形成的生态学机制。结果:(1)不同甘草野生种群的株高、侧枝数、侧枝角度、侧枝长度、复叶长度、小叶数、小叶长度和宽度8项形态指标的差异均达到了极显著水平(P<0.01);(2)各形态形态指标与产地年均温、日照百分率等气候因素密切相关。结论:甘草野生种群地上植株形态特征存在显著的地理变异,导致甘草种群产生地理变异的气候因子主要是光照因子,其次为温度因子和水分因子,其相关关系可用多元回归模型解释。     

钼营养对甘草生理和生长特性的影响

目的:探讨不同浓度的钼营养水平对甘草生长和生理特性的影响。方法:以一年生的甘草移栽苗为试验材料,采用盆栽蛭石的试验方法,共设置4个钼浓度水平,分别为0mg·L-1,0.52mg·L-1,5.2mg·L-1和10.4mg·L-1,其中0.52mg·L-1即正常Hoagland营养液中钼的浓度。每周向盆内浇灌营养液,以达到处理的目的。采用LI-6400光合仪测定其光合生理指标以及植物生理学常规方法进行甘草叶片色素和抗氧化酶活性的测定。采用电子天平分别测定不同处理下的甘草地上、根的鲜重和干重等。结果:结果表明,甘草的各项生理和生长指标随着钼处理浓度的增加而增加,显著增加了甘草植株的叶绿素a,总叶绿素,类胡萝卜素和净光合速率(Pn)、胞间CO2浓度(Ci)等光合指标以及显著提高超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性,统计分析结果表明,各处理间差异显著(P<0.05)。同样,钼营养显著增加了甘草株高、芦头直径、生物量等生长指标。其中,10.4mg·L-1钼处理时的甘草根鲜重和干重最大,与0 mg·L-1处理相比,分别显著增加了55.35%和38.08%。结论:钼不足会抑制甘草的各项生理功能,进而影响甘草的生长,而5.2mg·L-1和10.4mg·L-1的钼营养浓度可以促进一年生甘草各项生理和生长指标的增加,进而促进甘草干物质的积累,提高甘草药材的产量。