Three types of sesquiterpenes from rhizomes of Atractylodes lancea

Eight sesquiterpenes, including four guaiane-types containing an interesting epoxy unit (1-4), a rare tricyclic carbon skeleton-type (5) and three eudesmane-types (6-8), along with five known compounds, were isolated from rhizomes of Atractylodes lancea. The structures and relative configurations of 1-8 were determined by analysis of spectroscopic data, and the absolute configuration of 8 was assigned by application of the CD technique. Compounds 1, 2 and 4 were evaluated for their cytotoxic effects against P388 and A549 cells, but all were inactive. Possible biosynthetic pathways for sesquiterpenes (1-8) were discussed.     

内生真菌与苍术粉对连作花生根际微生物区系和微量元素的影响

通过盆栽试验,研究了内生真菌拟茎点霉B3(Phomopsis liquidambari)及苍术(Atractylodes lancea)粉联合施用对连作花生根际土壤微生物区系、酶活性及有效态微量元素(Mo、B、DTPA-Fe、Zn、Cu、Mn)含量的影响。结果表明:内生真菌B3和苍术粉复合处理比内生真菌B3处理的荚果和秸秆产量分别增加10.28%和14.11%,内生真菌B3处理与正常施肥相比显著提高了根瘤数量、荚果和秸秆产重,各处理组与正常施肥对照相比分枝数和根长无显著差异。B3处理与对照相比显著提高了种子期、结荚期和成熟期根际土壤可培养细菌和放线菌数量,B3和苍术粉复合处理与对照相比显著提高种子期、花期和成熟期可培养真菌和放线菌数量;细菌DGGE指纹图谱聚类分析表明,B3和苍术粉复合处理相对于正常施肥处理,显著改变种子期、苗期、花期和成熟期花生根际土壤细菌群落结构,同时苗期、花期和结荚期的细菌条带数和香农指数也有所提高,真菌DGGE指纹图谱聚类分析表明,B3和苍术粉复合处理对真菌群落影响较大,除种子期以外的生育期真菌条带数和香农指数都有明显提高,花期真菌群落结构变化最大,相似度仅为49.6%。花生关键生育期(花期和结荚期)根际土壤脲酶和蔗糖酶活性B3处理和复合处理都显著高于正常施肥对照,促进了连作花生生态系统的物质循环和能量流动。B3和苍术粉复合处理促进了花生生长发育必需微量元素Mo、B、Fe、Zn、Mn的活化,花生叶片和籽粒中微量元素Mo、B、Fe的积累显著增加。研究结果表明,内生真菌和苍术粉联合施用能有效改善连作花生根际微生物区系,提高土壤酶活性,促进微量元素的活化和吸收,对缓解花生连作障碍具有重要意义。     

侵染白术的大豆花叶病毒的全基因序列测定及分析

大豆花叶病毒(soybean mosaic virus,SMV)是影响大豆产量与质量的重要病原体,且自然寄主范围窄。本研究对疑似感病白术叶片进行非序列依赖性扩增(sequence-independent amplification,SIA)检测,结果表明,感病白术为SMV侵染,并命名为SMV-Am。为明确其基因组结构特征及系统进化关系,本研究利用双链RNA(double-stranded RNA,dsRNA)提取、RT-PCR及RACE技术对其进行全基因组扩增,并进行生物信息学分析。结果表明,SMV-Am基因组全长9 587 nt,具有显著的马铃薯Y病毒属(Potyvirus)基因组结构特征;核苷酸与氨基酸序列相似性分析表明,SMV-Am与来自中国的SMV-Liaoning分离物相似性最高,核苷酸与氨基酸序列相似性分别为96.57%和98.86%;系统进化分析也显示与SMV-Liaoning分离物亲缘关系最近;对SMV-Am蛋白序列进一步分析发现,存在与功能位点相关的氨基酸突变,经I-TASSER和PyMOL软件进行蛋白建模分析,发现SMV-Am的P1、HC-Pro、P3、6K2、NIa-Pro、NIb蛋白结构均发生不同程度的变化,且P1蛋白最明显;重组分析结果显示,在SMV-Am基因组的6 560~8 950 nt位置存在重组事件,其主要亲本和次要亲本分别为SMV-XFQ012(GenBank登录号:KP710875.1)和SMV-pCB301-SC15(GenBank登录号:MH919386.1)。这是SMV侵染白术的首次报道,研究结果有望为防范SMV病害在白术上爆发流行以及防治提供科学依据。     

关苍术花部综合特征与繁育系统的研究

采用定点观察,运用杂交指数估算、花粉/胚珠比(P/O)测定、套袋授粉等方法,对关苍术的花部综合特征及繁育系统进行研究。结果表明:种群花期为7月下旬至9月初,单花序花期为12~17 d,小花日开放高峰期为早上7:00~8:00;花粉活力最高(90%以上)在开花后2 h以内,而此时其柱头尚无可授性,柱头在花开48~72 h以内具有较强可授性;花粉/胚珠比为6 690,杂交指数为5,繁育系统为专性异交,优势访花者为蜂类和蝇类;套袋和授粉实验结果表明关苍术不存在无融合生殖现象,自交和同株异花结实率很低,其繁育系统以异交为主。通过关苍术花部综合特征和繁育系统的研究,进一步了解其生物学特性,为关苍术资源保护和人工培育提供了理论基础。     

茅苍术不同器官挥发油含量及其生长量的动态变化

以来自湖北英山的2年生茅苍术(Atractylodes lancea(Thunb.)DC.)为实验材料,研究了茅苍术的根、根茎、叶片、茎和花果在不同发育阶段挥发油的含量变化、分布模式及其与生长量的关系。结果表明,茅苍术的根、根茎、叶片、茎和花果中均含有挥发油,但主要存在于根茎中,占全株挥发油总量的81.79%;苍术酮、茅术醇、β-桉叶醇、芹烷二烯酮及苍术素为根茎挥发油的主要成分,占根茎挥发油总量的94.53%;β-桉叶醇和茅术醇的含量较高,占5种主要挥发油成分总量的74.85%;5种主要挥发油成分在不同器官中的形成及动态变化均不同。根茎挥发油成分在营养生长及生殖生长旺盛期积累缓慢,在营养生长及生殖生长后期积累迅速。根据研究结果确定南京地区茅苍术的最佳采收期为11月中下旬。     

Impacts of domestication on population genetics of a traditional Chinese medicinal herb,Atractylodes macrocephala (Asteraceae)

As a medicinal herb, Atractylodes macrocephala Koidz. experienced centuries of cultivation in China, and germplasm resources of all cultivated populations have degraded over time as a consequence of domestication processes. This study used chloroplast DNA and microsatellites to clarify not only the effects of domestication on population genetics, but also determine the geographic origins of landraces. The results revealed that cultivated populations (except the “Pingzhu” landrace) showed higher genetic diversity than their wild counterparts and low levels of genetic differentiation occurred between cultivated and wild groups. Furthermore, STRUCTURE and UPGMA analyses grouped all wild populations into three genotypic clusters, two of which (in Shaanxi and Hunan Province) shared the same gene pool with cultivated A. macrocephala, suggesting that wild populations in Central China have been involved in the origin of cultivated A. macrocephala. Moreover, the wild population from Qimen, Anhui Province and the cultivated “Pingzhu” landrace harbor unique gene pools and rare alleles that could be useful in future breeding efforts. This large‐scale analysis of population genetics on a medicinal herb that has a centuries‐long history of human‐mediated selection will facilitate utilization and conservation of the valuable genetic resources of medicinal species.     

茅山地区南苍术的特异性分子标记研究

以中国野生南苍术〔Atractylodes lancea(Thunb.)DC.〕全部分布区9个居群(包括江苏句容的茅山居群、射乌山居群和小九华山居群,安徽金寨的燕子河居群和天堂寨居群,河南嵩县的五马寺居群和纸坊居群,湖北的保康后坪居群和红安七里坪居群)为研究对象,进行rbcL、matK、psbA-trnH、ITS和nadF片段序列比对及SRAP指纹图谱比较来筛选江苏句容茅山居群南苍术的特异性分子标记.结果表明:通过5个DNA片段的序列比对,江苏句容茅山居群南苍术在nadF片段的第581位点处碱基为T,其余8个居群为A,可以将江苏句容茅山居群与其余8个居群区分开.利用SRAP随机引物筛选出1条江苏句容茅山居群南苍术特有的长度为323 bp的条带,根据该条带序列设计1对SCAR引物,正向引物序列为5′-ATCTTTGCTATTAACTATTAAGCTATTCTTCGCTATTCA-3′,反向引物序列为5′-CGATGTTGAAATTGCTGTCTCTGCTTTCTATTC-3′,该引物可在江苏句容茅山居群所有南苍术单株中扩增得到长度为268 bp的特异性条带,而在其他居群中均不能扩增出该条带.本研究筛选出的2种特异性标记可以为鉴定南苍术的道地性提供可靠的技术支持.     

丛枝菌根真菌对白术生理特性和植株成分的影响

以白术为试验材料,非灭菌土为生长基质,采用盆栽试验和室内分析相结合的方法,研究了不同施氮水平下接种丛枝菌根真菌摩西球囊霉(Glomus mosseae)对白术生理特性和植株成分的影响.结果表明:G.mosseae能够与白术形成良好的共生关系,施氮量为0.30~0.45 g·kg-1时,接种G.mosseae能够显著提高根系菌根侵染率,且0.45 g·kg-1水平时侵染率最大,当施氮量继续增加时,菌根侵染率反而降低;接种G.mosseae对白术地下部干重的作用尤其明显,施氮水平对其株高、根长、地下部干重和地上部干重的促进效果均以0.30 g·kg-1时最大;在适量施氮条件下,接种G.mosseae能够显著促进植株可溶性蛋白和可溶性糖的积累,有效提高植株根部挥发油及根茎叶全氮、全磷等营养成分的含量.研究发现,当施氮量为0.30~0.45 g·kg-1时,接种G.mosseae对促进白术的生长、改善植株成分具有重要作用,且施氮水平与接种G.mosseae间存在正互作效应.     

关苍术花粉母细胞减数分裂及其雄配子体发育研究

以关苍术为材料,采用染色体压片和卡宝品红染色相结合的方法对花粉母细胞分裂过程及雄配子体发育过程进行了系统观察,为关苍术细胞遗传学的深入研究提供科学依据。结果表明:(1)关苍术减数分裂进程与花蕾大小有密切关系,在花蕾4~12mm时,进入减数分裂时期;(2)在同一花蕾甚至同一花药中的不同花粉母细胞减数分裂表现不同步性;(3)减数分裂过程中正常四分体占85.14%,以十字型为主;(4)关苍术减数分裂异常率为7.71%,存在染色体片段、落后染色体、染色体桥、分裂不同步及多分体等异常现象;(5)雄配子体进行2次有丝分裂,成熟花粉为3-细胞型,外观有3条萌发沟。研究认为,关苍术同一花蕾不同花药间的减数分裂不同步性可以延长其花期,增加授粉几率,是一种适应环境条件的进化表现;减数分裂过程中发生的染色体桥、落后染色体、染色体片段及多分孢子等异常现象是导致部分花粉败育的主要原因之一。