生姜精油化学成分及其抗菌活性

【背景】随着耐药微生物种类的增多和耐药性增强,抗耐药微生物新药的发现已成为全球关注的问题。生姜精油是纯天然植物精油,是天然抗菌材料的优选。【目的】分析生姜精油的化学成分,研究生姜精油对常见条件致病菌抗菌活性的影响,并阐明其可能的抗菌机制。【方法】采用气相色谱/质谱技术(Gas Chromatography/Mass Spectrometry,GC/MS)对生姜精油的化学成分进行分析,利用牛津杯法、最小抑菌浓度法(Minimum Inhibitory Concentration,MIC)、最小杀菌浓度法(Minimum Bactericidal Concentration,MBC)和生长曲线绘制法研究生姜精油的抗菌活性和抗菌动力学特征,并通过透射电镜(Transmission Electron Microscopy,TEM)观察生姜精油对细菌超微结构的影响。【结果】生姜精油的化学成分主要为姜烯(22.014%)、β-倍半水芹烯(11.276%)、α-法呢烯(8.222%)、α-姜黄烯(6.854%)、姜酮(5.610%)、姜辣二酮(5.192%)、6-姜烯酚(4.670%)、桧烯(3.393%)和β-红没药烯(3.080%)等萜类物质。生姜精油对枯草芽孢杆菌的MIC和MBC分别为2.3μg/mL和4.6μg/mL;对表皮葡萄球菌及金黄色葡萄球菌的MIC均为9.2μg/mL,MBC均为18.4μg/mL;对肺炎克雷伯菌的MIC和MBC分别为18.4μg/m L和36.8μg/mL。生长曲线结果显示,生姜精油能延长细菌的生长停滞期、抑制细菌的生长速率。透射电镜结果表明,生姜精油能引起细菌细胞膜破损,致使胞内物质渗漏。【结论】生姜精油富含萜类化合物,具有中度的抗菌活性,能破坏细菌细胞膜的完整性,引起菌体损伤和死亡。本文有望更好地为有害微生物的防控提供新方法。     

The Bio3D packages for structural bioinformatics

Bio3D is a family of R packages for the analysis of biomolecular sequence, structure, and dynamics. Major functionality includes biomolecular database searching and retrieval, sequence and structure conservation analysis, ensemble normal mode analysis, protein structure and correlation network analysis, principal component, and related multivariate analysis methods. Here, we review recent package developments, including a new underlying segregation into separate packages for distinct analysis, and introduce a new method for structure analysis named ensemble difference distance matrix analysis (eDDM). The eDDM approach calculates and compares atomic distance matrices across large sets of homologous atomic structures to help identify the residue wise determinants underlying specific functional processes. An eDDM workflow is detailed along with an example application to a large protein family. As a new member of the Bio3D family, the Bio3D‐eddm package supports both experimental and theoretical simulation‐generated structures, is integrated with other methods for dissecting sequence‐structure–function relationships, and can be used in a highly automated and reproducible manner. Bio3D is distributed as an integrated set of platform independent open source R packages available from: http://thegrantlab.org/bio3d/ .     

高浓度臭氧胁迫两种园林观赏草的逆境生理特征比较

以两种常见园林观赏草：白穗狼尾草（Pennisetum alopecuroides ‘White’）和拂子茅（Calamagrostis epigeios）作为试验材料,利用开顶箱（OTCs）模拟法,研究了不同高浓度臭氧（O₃,EO）：80 nmol/mol（EO-80）、120 nmol/mol（EO-120）和160 nmol/mol（EO-160）下两种观赏草叶片逆境生理特征的变化规律。结果表明：（1）短期（7 d）内随O₃浓度增加,白穗狼尾草叶绿素和类胡萝卜素含量较对照呈下降趋势,拂子茅较对照无显著变化。（2）在EO-120、EO-160下处理7 d时,两种观赏草叶片的净光合速率（P_n）和气孔导度（g_s）较对照显著下降,且白穗狼尾草下降的幅度均大于拂子茅。（3）不同高浓度O₃胁迫下,两种观赏草叶片丙二醛（MDA）含量较对照均有所升高,其中在EO-160下处理21 d时白穗狼尾草和拂子茅叶片MDA含量分别增加30.2%（P<0.05）和13.5%（P>0.05）,表明在EO-160浓度胁迫下白穗狼尾草受到的膜脂过氧化伤害大于拂子茅。（4）在EO-120和EO-160下处理21 d时,白穗狼尾草叶片可溶性蛋白含量较对照分别显著下降24.2%和43.1%,而拂子茅较对照分别下降19.0%和22.9%（P<0.05）。（5）与对照组相比,高浓度O₃下两种观赏草叶片的过氧化物酶（POD）活性随胁迫时间延长呈下降趋势,超氧化物歧化酶（SOD）活性呈先升后降。（6）综合以上生理特征比较及主成成分分析表明,佛子茅比白穗狼尾草更耐O₃,前者在O₃高污染地区可能会有更高的应用价值。     

野生藏酋猴冬季食物组成及营养成分

觅食是获取营养物质和能量的重要途经。对于栖息在四季分明地区的灵长类动物而言,低温以及食物资源相对匮乏的冬季是其生存和生长发育的瓶颈期。本研究以安徽黄山的野生藏酋猴（Macaca thibetana）天湖山群为对象,于2019年11月至2020年1月采用瞬时扫描取样法（Instantaneous scan sampling）采集猴群觅食行为数据,并分析其冬季食物组成及食物中各化学成分含量对取食的影响。结果显示,野生藏酋猴在冬季共取食23科31属34种植物,主要包括壳斗科（Fagaceae,21.62%）、樟科（Lauraceae,17.57%）、蔷薇科（Rosaceae,8.11%）的植物,取食部位以叶片（66.22%）和果实（种子）（24.32%）为主。不同取食部位的水分、总糖、淀粉、脂肪、单宁等成分存在显著差异。其中,叶片的水分含量高于果实（种子）、茎和芽,茎和果实（种子）含有较高的总糖,果实（种子）的淀粉和脂肪含量最高,芽的单宁含量最高。此外,取食植物中的总糖含量高于非取食植物。结果表明,野生藏酋猴适应寒冷冬季与食物匮乏的觅食策略是对植物种类、植物部位及其主要营养成分的综合结果。     

不同品种淫羊藿黄酮类有效成分的主成分分析及对肾阳虚大鼠保护作用的研究

采用HPLC测定不同品种淫羊藿黄酮类即淫羊藿苷、朝藿定A、朝藿定B、朝藿定C 4种有效成分含量,结合主成分分析对不同品种淫羊藿进行质量分析与评价,并考察淫羊藿对大鼠肾阳虚保护作用。将实验动物随机分为阳虚模型对照组(模型组)、金匮肾气丸干预组(阳性组)、淫羊藿低(125 mg/kg)、中(250 mg/kg)、高(500 mg/kg)剂量组。四周后测定肾阳虚大鼠血清中尿酸(UA)、肌酐(CRE)和尿素氮(BUN)。主成分分析结果显示,主成分1淫羊藿苷、朝藿定C和主成分2朝藿定B是影响样品质量评价的主要因子。12批淫羊藿药材整体质量较好。药理学结果显示,与空白组相比,大鼠血清中UA、CRE和BUN含量显著降低。上述结果表明:本方法同时测定淫羊藿黄酮类4种有效成分,为建立淫羊藿质量评价提供参考;淫羊藿对氢化可的松诱导的肾阳虚具有明显的保护作用,具有量效关系。     

高温对温室草莓光合生理特性的影响及胁迫等级构建

以草莓品种“红颜”为材料,采用人工控制试验对草莓苗进行动态高温(32 ℃/22 ℃,35 ℃/25 ℃,38 ℃/28 ℃和41 ℃/31 ℃;日最高温/日最低温)胁迫(2、5、8和11 d)处理,以28 ℃/18 ℃为对照(CK),测定各处理下草莓叶片的光合生理参数。通过主成分分析提取关键参数,并以此计算高温胁迫指数(Z),划分高温胁迫等级。结果表明:1)随着温度的升高,胁迫时间的延长,叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)、类胡萝卜素(Car)、光饱和点(LSP)、最大净光合速率(P_max),表观量子效率(AQE)和最大光化学效率(F_v/F_m)呈下降趋势,而光补偿点(LSP)和暗呼吸速率(R_d)呈上升趋势。2)高温阻碍PSⅡ中心类囊体能量的传递(ΔW_OK＞0),加速PSⅠ末端电子受体库的还原速率,在胁迫第11天时,除32 ℃外,其他高温处理下的放氧复合物(OEC)均失活。3)各高温处理下活性氧物质(H₂O₂含量和O₂^-·产生速率)和丙二醛含量(MDA)随胁迫天数增加呈上升趋势。4)各高温处理下保护酶活性和可溶性蛋白含量随着胁迫天数的增加呈现先上升后下降趋势。通过主成分分析提取Chl a、P_max、F_v/F_m和MDA作为关键指标,并计算Z值,将高温胁迫划分为正常(1≥Z>0)、轻度(2≥Z>1)、中度(3≥Z>2)、重度(4≥Z>3)和特重(Z>4)5个等级。研究结果可为温室草莓高温灾害防御及小气候环境优化调控提供依据。     

38个榛种质资源叶功能性状与光合特征变异及其相关性

研究了38个榛种质资源叶功能性状与光合特征参数的变异特征及其相关关系,为优良种质资源的选择以及进一步理解叶功能性状对光合特征的影响机制提供科学依据。结果表明:38个种质资源的叶面积(LA)、叶形指数(LI)、叶干重(LDW)、比叶面积(SLA)和叶干物质含量(LDMC)平均值分别为78.39 cm²、1.24、0.73 g、109.95 cm²·g^-1和38.31%,LDW变异最大,其次为LA和SLA,LI和LDMC变异最小;净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(gs)、胞间CO2浓度(Ci)、气孔限制值(Ls)和水分利用效率(WUE)平均值分别为9.92μmol·m^-2·s^-1、3.88 mmol·m^-2·s^-1、153.04μmol·m^-2·s^-1、238.73μmol·mol^-1、0.41和2.54μmol·mmol-1,gs变异最大(27.89%),Pn、Ci、Ls和WUE次之(10.37%~15.14%),Tr最小(9.99%)。不同种质资源叶功能性状与光合特征参数之间均存在极显著差异。Pearson相关分析表明:Pn与LA、LDW、LDMC均呈显著正相关,与SLA则呈显著负相关;Tr与LA呈显著正相关;gs和Ci与LDMC分别呈显著负相关和正相关;WUE与LDW、LDMC均呈显著正相关,与SLA则呈显著负相关。冗余分析表明:第1、2排序轴共同解释了叶片光合特征总变异的88.6%,其中,对光合特征产生显著影响的叶功能性状因子为SLA和LDMC。平欧210号、F-03、平欧11号、平欧88号、平欧119号、85-162、平欧48号、玉坠、平欧110号表现出较高的水分和光能利用效率。     

草莓种苗壮苗指数模型的构建与质量评价

随着我国草莓栽培面积逐年增加,草莓种苗需求量越来越大,为了确保种苗育苗质量,亟需开展壮苗评价的研究。本研究以生长40 d的‘红颜’穴盘苗为对象,在测定地上部和地下部生长、鲜重、干重等16项指标的基础上,分别构建单项指标隶属函数,使用加权模糊评判法计算种苗综合评价指数;利用主成分分析筛选的关键指标组成多个壮苗指数模型,与种苗综合评价指数进行相关性分析后,确定最佳草莓壮苗指数模型并进行验证。结果表明: 随机选取的320株草莓种苗16项指标存在显著差异,综合评价指数为0.165～0.817,可作为壮苗指数模型构建和种苗质量评价的依据。主成分分析将16项指标划分为地上部相关指标、地下部相关指标和色素指标3个主成分,累计贡献率达到79.7%;从每个主成分中选择贡献值最大的3个指标随机组成27种壮苗指数模型,通过相关性分析筛选出与综合评价指数相关性最大的5个壮苗指数模型,其中“地上干重×根系表面积×叶绿素a”的相关性最高,用‘红颜’、‘香野’和‘甜查理’种苗验证相关系数均最大,分别为0.879、0.924和0.975,确定可作为草莓壮苗指数计算模型。以综合评价指数为种苗质量分级依据,可将种苗健壮程度分为3个等级:等级Ⅰ(综合评价指数≥0.5,壮苗指数≥4.0)为优质苗,等级Ⅱ(综合评价指数0.3～0.5,壮苗指数0.5～4.0)为合格苗,等级Ⅲ(综合评价指数≤0.3,壮苗指数≤0.5)为弱苗。研究结果可为草莓或其他种苗壮苗指数计算和种苗健壮程度评价提供理论依据与科学方法。     

黄丘区特色治理开发小流域土壤侵蚀变化对景观格局演变的响应

研究土壤侵蚀与景观格局变化的关系对小流域的治理开发具有重要的指导意义。本研究以实施退耕还林草、生态农业、生态旅游及科技示范的黄土高原安塞南沟特色治理小流域为研究对象,基于GIS平台和通用土壤流失方程,分析小流域1981—2018年景观格局和土壤侵蚀量的时空演化特征,并利用主成分回归法,从斑块类型水平和景观水平两个尺度分析土壤侵蚀模数与3类9个景观格局指标的关系。结果表明: 研究期间,在5种景观类型中,耕地和林地面积的时空变化主导了南沟小流域景观格局的演化,并且影响整个小流域的聚集分散程度;南沟小流域的土壤侵蚀量逐年减少,1981—2018年土壤侵蚀面积减少29.7%,侵蚀模数减少61.2%,且有73.4%的区域土壤侵蚀强度减轻;耕地和林地面积的变化决定了整个小流域土壤侵蚀模数的变化,其景观格局指数的变化方向与该景观类型土壤侵蚀的变化方向一致;退耕还林草工程是流域景观格局变化、土壤侵蚀减轻的主要原因,特色开发治理可以减弱局部地区土壤侵蚀强度。景观类型的合理化配置能有效地防治小流域土壤侵蚀,将其与特色治理开发相结合有助于实现小流域可持续高质量发展。     

黄山松土壤可溶性有机质对氮添加的响应及其与细菌群落的关联

为探究黄山松土壤可溶性有机质(DOM)数量和质量对短期氮(N)添加的响应及其与细菌群落的关联,在福建戴云山自然保护区设置不同N添加水平(0、40和80 kg N·hm^-2·a^-1)试验,采用三维荧光与平行因子联用法,并结合高通量测序手段分别对土壤DOM和细菌群落进行分析。结果表明: 与对照相比,N添加整体降低了0～10和10～20 cm土层可溶性有机碳(DOC)含量和DOM腐殖化指数(HIX),其中,高氮(80 kg N·hm^-2·a^-1)添加下均显著降低。平行因子分析法进一步表明N添加下DOM中类腐殖质组分(C1、C2)的相对含量降低。此外,N添加减少了富营养细菌(变形菌门、酸微菌纲)的相对丰度,而增加了贫营养细菌(斯巴达杆菌纲)的相对丰度。富营养细菌的相对丰度与HIX、C1、C2呈显著正相关,与相对易分解的类富里酸组分(C3)呈显著负相关;而贫营养细菌的情况则相反。说明N添加下不同生活策略的细菌类群对DOM中难分解和易分解组分存在明显的偏好性。我们推测N沉降加剧背景下土壤微生物生活策略的转变可能有助于DOM组分的塑造。