短期生长环境光强骤增导致典型阴生植物三七光系统受损的机制

阴生植物突然暴露在强光下造成光损伤的情况时有发生, 但其对高光敏感的潜在机制尚不十分清楚。为阐明阴生植物无法在自然全光照环境下生存的相关机制, 该研究以典型阴生植物三七(Panax notoginseng)为材料, 将遮阴环境下(10%透光率)生长的植株转移到全日光环境下3天, 研究其相对叶绿素含量(SPAD值)、光合参数以及叶绿素荧光参数的变化。结果表明, 全光环境下三七光合日变化呈现“双峰”曲线特征, 且净光合速率在处理期间逐日降低。全日光下三七叶片SPAD值、水分利用率和光能利用率显著降低; 叶片光系统I (PSI)反应中心P700最大荧光信号、光系统II (PSII)电子传递速率、暗适应下PSII最大量子效率和光下PSII最大量子效率显著低于遮阴环境下的植株, 且至傍晚不能完全恢复。而参与调节性能量耗散的量子产量、PSI受体侧限制引起的非光化学量子产量、环式电子流则显著高于遮阴环境下的三七。此外, 生长环境光照强度骤增导致荧光诱导动力学曲线发生明显变化, 并显著升高了PSII供体侧和受体侧的荧光产量。当阴生植物三七突然暴露于全光环境下时, 强烈的光照会导致PSII供体侧的放氧复合体活性受损, 抑制受体侧的电子传递, 过度还原PSI的受体侧进而引发PSI光抑制。该研究结果揭示, 全日光导致的PSII不可逆损伤和PSI光抑制可能是典型阴生植物三七为什么不能在全日照光环境下存活的重要原因。     

阴生植物三七稳态和动态光合特性对氮水平的响应

氮(N)对植物光合作用至关重要。阴生植物在自然生长条件下,接受的是高度动态的光照。然而,探讨N水平对阴生植物动态光照下的光合调控作用的研究相对较少。为了阐明N对阴生植物动态光合作用的调控机制,该研究以典型阴生植物三七(Panax notoginseng)为材料,设置了低氮(LN, 112.5 kg·hm^–2)和高氮(HN,450.0kg·hm^–2)2个N水平,研究动态光和稳态光条件下植株叶片的光合气体交换参数及卡尔文循环酶蛋白的活性和数量。结果表明单位叶面积氮含量(Narea)与光照60s的诱导状态(IS60)负相关,与达到光合作用稳态90%所需的时间(tP90)和达到光合作用稳态100%所需的时间(tP-steady)正相关,表明Narea并不是通过影响核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)的总活性来调控光诱导反应。短时间的低光间隔对Rubisco活性影响不显著,但明显降低了果糖-1,6-二磷酸酶(FBPase)和景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶(SBPase)的活性;当高光照光斑突然出现时, Rubisco活性不受影响,但是S...     

三七(Panax notoginseng)根残体化感自毒效应研究

为研究三七(Panax notoginseng(Burk)F.H.Chen)采收过程中残留须根的化感自毒效应,采用土培和水培2种方法,按不同比例添加三七须根粉碎物,检测根残体作用下土培三七土壤中皂苷的动态变化及水培三七根部形态结构变化。结果显示,土培条件下,随着须根粉碎物处理时间的延长,土壤中皂苷成分种类增加、总皂苷含量减少。水培条件下,随着处理时间的延长,添加须根粉碎物处理后的三七根尖细胞壁增厚,细胞中出现菌丝体;随着处理时间及处理浓度的增加,细胞开始皱缩甚至破碎,细胞中无完整细胞器结构,三七根部细胞结构差异明显。研究表明三七采收过程中残留在土壤中的须根腐解释放的化学物质可能是导致三七自毒效应的因素之一。     

两种黄连转录组中SSR位点信息分析与多态性引物开发

本研究通过对两种黄连,即黄连(Coptis chinensis Franch.)和云南黄连(C.teeta Wall.)转录组中SSR位点信息的分析,设计SSR引物,为开发新的SSR标记提供理论基础。利用MISA工具筛选黄连及云南黄连转录组测序获得的55 903和49 741条Unigenes,对其SSR位点信息进行了分析;Primer3设计SSR引物,随机选取60对引物对两种黄连,每种20株,共40株进行多态性扩增分析。黄连和云南黄连转录组分别搜索到4 071和4 041个SSR位点。两种黄连中二核苷酸和三核苷酸重复皆是主要的类型,分别占总SSR的87.71%和87.58%。黄连中,二核苷酸重复基元出现最多的为AG/CT,共953个,占总SSR的23.40%,三核苷酸重复基元出现最多的为AAG/CTT,共746个,占总SSR的18.3%;在云黄连中,AG/CT和AAG/CTT分别为934(23.10%)和773(19.10%)。随机选取60对引物进行PCR扩增,其中12对(20.00%)表现出多态性差异。利用Populations软件作图,将40个材料分为2类。两种黄连转录组中SSR位点出现频率高,类型丰富;大量的SSR为其遗传多样性分析和遗传图谱构建提供了丰富的候选分子标记。     

姜状三七根茎的皂苷类化学成分研究

为了解姜状三七(Panax zingiberensis)根茎的皂苷类化学成分,采用正相硅胶、反相硅胶和凝胶等色谱方法从其根茎的乙醇提取物中得到9个皂苷类化合物,根据理化性质和波谱数据,其结构分别鉴定为人参皂苷SL₁ (1)、人参皂苷Rh₁ (2)、三七皂苷R₈ (3)、竹节参皂苷IVa (4)、越南人参皂苷R₁₀ (5)、人参皂苷Rg₁ (6)、菠菜皂苷A 28-O-β-d-葡萄糖苷 (7)、齐墩果酸28-O-β-d-葡萄糖苷 (8)和姜状三七苷R₁ (9)。化合物1、3、5、7和8为首次从该植物中分离得到, 其中化合物5为奥克梯隆醇型皂苷,此类皂苷在该植物中未见报道。     

光照强度驱动典型阴生植物三七的生理生态响应特征

为探究阴生植物三七(Panax notoginseng)对不同光照强度的生理生态响应特征,研究5种透光率(46.5% LT、21.8% LT、9.70% LT、5.10% LT、2.80% LT)下三七生理、形态和生长等各项指标的变化特征,并对其相关指标进行相关性、可塑性和主成分分析。结果表明:三七在高光(46.5% LT和21.8% LT)和低光(5.10% LT和2.80% LT)条件下各形态特征(株高、茎粗、单株叶面积)、生物量及相对生长速率(RGR)均有所降低;随着光照强度的降低,根生物量比(RMR)、最大净光合速率(P_n-max)、气孔导度(G_s)、光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(R_d)都随之下降,而叶面积比(LAR)、比叶面积(SLA)、茎生物量比(SMR)和叶生物量比(LMR)却呈现升高的趋势。这些变化能够减少三七在高光下的光能捕获及消耗,而低光下的光能捕获和消耗则会得到加强。此外,阴生植物三七的形态特征表型可塑性指数均小于0.5,而光合生理(P_n-max、G_s、LCP、R_d)、LAR和根部生物量的表型可塑性指数则大于0.5,其可塑性较强,且P_n-max、G_s、LCP与RGR的相关系数分别高达0.581、0.558、0.574,这些结果表明光照强度驱动三七的响应特征主要为光合生理特性、LAR和根部生物量的变化。研究还发现三七在10%左右的透光率下生长发育较好。而在低光条件下,三七主要采取保守策略进行缓慢的碳获取和碳消耗,高光条件下则主要采取快速碳获取和碳消耗的冒险策略。研究阐明了三七对不同光照环境的响应策略,为三七的优质高效种植提供理论依据。     

光强对三七光合能力及能量分配的影响

通过研究生长于不同环境光强(29.8%、9.6%、5.0%、1.4%和0.2%全日照)下的2年生三七光合作用对光照强度、CO₂浓度、模拟光斑的响应及叶绿素荧光和能量分配特征,研究光照强度对阴生植物三七光合特征及光适应的影响.结果表明: 29.8%全日照(FL)下三七表观量子效率(AQY)、光系统Ⅱ(PSⅡ)潜在的量子效率(F_v/F_m)、PSⅡ潜在活性(F_v/F_o)较低,最大净光合速率(P_{n max})、最大电子传递速率(J_max)、实际光化学量子效率(F/F_m′)、电子传递速率(ETR)、光化学淬灭系数(q_P)和光能分配到光化学途径的比例(Φ_PSⅡ)较高,但非光化学淬灭系数(NPQ)并不是最高.9.6% FL和5.0% FL处理P_{n max}、光补偿点(LCP)、光饱和点(LSP)、暗呼吸速率(R_d)无显著差异,但它们的AQY、羧化效率(CE)、最大羧化速率(V_{c max})、F_v/F_m、F_v/F_o较高,NPQ也相对较高.生长环境光强低于5.0%FL时,P_{n max}、CE、V_{c max}、J_max、ETR、F/F_m′、q_P、NPQ和Φ_PSⅡ均随生长环境光强的降低呈下降趋势,而捕获的光能分配到荧光耗散的比例(Φ_f,D)逐渐增加.在500 μmol·m^-2·s^-1光斑诱导下,生长环境光强大于5.0%FL下的三七Φ_PSⅡ随诱导时间的延长缓慢增加,1.4%FL和0.2%FL下Φ_PSⅡ迅速达到饱和,且Φ_f,D迅速增加.三七在受到长期高光胁迫的环境下,通过适度的PSⅡ光抑制和保持较高光合电子传递速率,从而提高光能的利用来保护光合机构遭受不可修复的氧化伤害;适度的遮荫能够有效保持较高的非光化学热耗散能力;但过度遮荫会使其光合能力明显降低,捕获的光能更多地通过非光化学的途径耗散,且在接受到高光照射时较容易引发光氧化伤害.     

氮、磷、钾施用对灯盏花产量和主要提取物收获量的影响

通过设置N、P、K不同施肥量处理,研究了施肥量差异对灯盏花（Erigeron breviscapus（Vant.）Hand.-Mazz.）的生长指标、产量、3种主要提取物（野黄芩苷、总咖啡酸酯和总黄酮）含量及单位面积收获量的影响。结果表明,增施N、P肥对植株生长指标具有促进作用。随着N、P、K肥施用量的增加,植株产量逐渐升高,且以施N肥的增产幅度最大。一定范围内施用N肥可导致灯盏花3种主要提取物含量降低,而P、K肥的施用则对此没有影响。3种主要提取物单位面积收获量与产量之间呈极显著正相关,N、P、K肥的施用可以提高灯盏花的产量从而增加3种提取物的收获量。N、P、K肥施用量分别为103.5、126.0、112.5 kg/hm²时获得的提取物单位面积收获量最大。     

二年生三七农艺和质量性状对环境光强的响应特征

为探究光照强度对二年生三七(Panax notoginseng)农艺性状和质量性状的影响,采用人工遮荫的方法,对三七植株的农艺性状、解剖结构、生物量和皂苷含量进行研究。结果表明,三七生物量积累以透光率为13.5%时最大;三七总皂苷含量在透光率9.2%时最高,透光率为13.5%时单株皂苷含量较大。当透光率降低,三七的叶片和茎部生物量增加;透光率增加时,三七通过增加叶片上表皮厚度、海绵组织厚度、栅栏组织厚度和叶片厚度来减少光捕获。因此,在透光率为9.2%~13.5%时对三七的生长、生物量及皂苷的积累有促进作用。     

黑曲霉单宁酶基因Tan2克隆与表达

单宁酶(Tannase,EC 3.1.1.20)能水解单宁中的酯键和羧酚酸键,产生没食子酸以及对应醇,在食品、饮料、饲料、制药、医药、化妆品等各类工业中应用广泛,也在普洱茶发酵中具有重要作用。从普洱茶发酵中分离的黑曲霉菌株PU001中克隆得到单宁酶基因Tan2,并连接到表达载体pCold-Ⅰ构建BL21-pColdⅠ原核冷诱导表达系统,转化至感受态大肠杆菌BL21中,SDS-PAGE与质谱鉴定均表明单宁酶Tan 2表达成功,旨在为进一步研究该酶在普洱茶发酵中的作用机制以及其他领域的应用奠定基础。