4种甘草属植物EST-SSR引物开发及其亲缘关系分析

通过乌拉尔甘草表达序列标签(EST)数据库查找甘草属的SSR位点,并利用Primer 3.0软件在线设计EST-SSR引物,对来自甘草属4个种22份材料的EST-SSR指纹图谱特征和聚类结果进行分析,为探讨甘草属种间亲缘关系和疑难种的分类地位提供分子依据。结果显示:(1)去掉冗余序列后共得到441条EST序列,获得504个SSR位点,其中二核苷酸为重复单元的序列最多为350个,占69.44%,重复类型中以TC/AT、TA/AG形式的微卫星最为丰富。(2)设计的40对EST-SSR引物,均能扩增出清晰条带,其中15对引物具有多态性,在22份甘草属植物材料中共获得等位基因59个,平均每对引物检测到3.93个等位基因位点,扩增产物多态性比率为89.44%,能很好地表征甘草属种间的等位基因差异。(3)引物Primer 64对4种甘草属植物均能扩增出特异性条带,黄甘草在180和220bp 2个位点分别与光果甘草、胀果甘草基因共享,具有杂交种特征。(4)聚类分析表明,当相似性系数为0.82时,22份材料被划分为四组(与经典分类结果一致),第一组为内蒙古杭锦旗分布的乌拉尔甘草;第二组为新疆巴楚分布的光果甘草、黄甘草;第三组为新疆石河子分布的胀果甘草、黄甘草;第四组为新疆石河子分布的乌拉尔甘草;不同居群的黄甘草遗传分化较大,可能与同域分布亲本种的差异及种间的渐渗杂交有关。研究表明,开发的15对EST-SSR引物在甘草属内具有很好的适用性,可以为该属的种间亲缘关系和种内遗传分化研究及物种鉴定提供分子依据。     

5种甘草属植物花序和种子生产的位置效应及繁殖资源分配模式初步研究

以种植于新疆石河子的光果甘草( Glycyrrhiza glabra Linn.)、胀果甘草( G. inflata Batal.)、乌拉尔甘草( G. uralensis Fisch.)、黄甘草( G. eurycarpa P. C. Li)和蜜腺甘草( G. glabra var. glandulosa X. Y. Li)为研究对象,对植株不同部位的花序数量、花序正常发育率、每花序单花数量和果穗干质量,以及植株不同部位和花序不同部位的生物量投入比、座果率、结籽率、种子投影面积和种子千粒质量进行测定;在此基础上,对供试5种甘草属( Glycyrrhiza Linn.)植物的繁殖资源分配模式和种子生产策略进行分析。结果表明：同一植株内,光果甘草、乌拉尔甘草、黄甘草和蜜腺甘草的花序数量、花序正常发育率、每花序单花数量和果穗干质量从植株下部到上部总体上依次递减,而胀果甘草植株不同部位间这4项指标总体上无显著差异。同一植株内,胀果甘草植株中部的生物量投入比和座果率均较高,但其生物量投入比、座果率和结籽率在植株不同部位间均无显著差异;而供试另4种植物的生物量投入比、座果率和结籽率从植株下部到上部总体上依次递减。同一花序内,胀果甘草花序中部的生物量投入比明显高于花序上部和下部,座果率从花序下部到上部依次递减,结籽率则在花序不同部位间无显著差异,而供试另4种植物的生物量投入比、座果率和结籽率从花序下部到上部总体上依次递减。供试5种植物的种子投影面积和种子千粒质量在植株不同部位间和花序不同部位间均无显著差异。综合研究结果显示：在资源竞争、结构效应和花粉限制的影响下,供试5种甘草属植物存在2种不同的资源分配模式和种子生产格局。其中,光果甘草、乌拉尔甘草、黄甘草和蜜腺甘草通过减少对晚发育的花或果实的资源投入来保障早发育的花或果实获得较多的资源,达到繁殖成功的目的;而胀果甘草则采取对花和果实随机败育的方式减小资源竞争的压力,这2种繁殖资源分配模式和种子生产策略对提高甘草属植物的繁殖成功率具有重要作用。     

光果甘草营养器官不同季节总黄酮消长规律的研究

利用紫外分光光度法对二年生栽培光果甘草不同营养器官、不同季节中总黄酮含量的消长规律进行分析研究,以探索光果甘草中总黄酮含量的消长规律,为生产中确定合理的采收期及其采收部位提供依据。结果显示:不同营养器官中,二年生栽培光果甘草总黄酮含量的高低顺序为:上部叶>中部叶>毛状根>水平根茎>侧根>主根、垂直根茎、上部茎>中部茎、下部茎;4～11月,二年生栽培光果甘草总黄酮含量波动较大,6、9、10月含量较高。综合分析表明:叶和毛状根是总黄酮含量最高的部位,二年生栽培光果甘草最佳采收期为早秋;建议对叶采收入药,综合利用光果甘草资源。     

多裂骆驼蓬种皮纹饰和粘液的解剖结构特征及其对种子扩散和萌发的影响

利用体视显微镜和扫描电子显微镜观察了荒漠植物多裂骆驼蓬粘液质种皮吸水前后的形态变化,通过种子吸水 脱水、粘土、漂浮和萌发实验研究了种皮纹饰和粘液特征在种子扩散和萌发中的适应意义,以期为研究该物种在荒漠环境中的适应策略提供理论依据。结果表明：（1）多裂骆驼蓬种皮纹饰由表皮细胞外切向壁的附属物向外突起形成,呈多面体网纹状;种皮纹饰上覆盖1层粘液薄膜,将多面体网眼围成封闭的腔,种子吸水后粘液薄膜变成凝胶状,腔内有气泡产生;粘液薄膜经过反复吸水 脱水后逐渐溶解消失。（2）种皮网眼状腔室结构和粘液薄膜可使种皮纹饰内储存空气,以增强种子的漂浮能力,有助于种子扩散;种皮纹饰和粘液还增强了种子的粘土能力,使种子锚定在土壤表面,避免种子裸露和活力丧失;此外,种皮纹饰及粘液的快速吸水和保水能力能防止种子失水,有效维持该物种在荒漠环境中的土壤种子库。（3）种皮纹饰和粘液虽可抑制种子萌发,但能促进幼根的伸长生长,对增强幼苗的建植能力有一定积极作用。     

不同分布区胀果甘草原生境土壤微生物群落结构特征及其影响因素

胀果甘草（Glycyrrhiza inflata）主要分布于新疆、甘肃的荒漠区,是耐盐性最强的药用甘草,在改良盐碱地土壤中发挥着重要作用,其原生境土壤微生物群落结构特征是揭示种群分布影响因素及盐碱地修复机制的重要依据。从胀果甘草5个主产区采集原生境土壤,测定土壤理化指标,并采用高通量测序技术,结合Spearman、dbRDA等方法开展微生物群落组成及多样性特征研究,揭示不同分布区的优势微生物群落特征和影响因子。结果表明：真菌群落中曲霉属（Aspergillus）、地丝霉属（Geomyces）、镰刀菌属（Fusarium）和细菌群落中的寡养单胞菌属（Stenotrophomonas）、Marinimicrobium、Idiomarina是野生胀果甘草原生境土壤中的优势微生物类群。不同分布区的土壤真菌多样性和丰富度具有显著差异,但土壤细菌多样性和丰富度差异不显著;部分分布区土壤中的真菌和细菌种类差异较大。土壤理化因子中,土壤含水量和总含盐量对真菌和细菌的群落分布、丰富度有显著影响。原生境含水量与曲霉属（Aspergillus）、镰刀菌属（Fusarium）、链格孢属（Alternaria）、青霉属（Penicillium）真菌呈显著负相关;与Marinnimicrobium,Idiomarina、Aliifodinibius和需盐杆菌属（Salegentibacter）细菌呈显著正相关,与链霉菌属（Streptomyces）细菌呈显著负相关。原生境土壤总含盐量,与曲霉属（Aspergillus）、裸子囊菌属（Gymnoascus）、Aporospora真菌呈显著正相关,与镰刀菌属（Fusarium）、丝盖伞属（Inocybe）、硬皮马勃属（Scleroderma）真菌呈显著负相关;总盐含量与Marinimicrobium、Idiomarina、嗜盐单胞菌属（Halomonas）、Aliifodinibius、Salinimicrobium、需盐杆菌属（Salegentibacter）这6种细菌的丰富度存在显著正相关关系,与链霉菌属（Streptomyces）和鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）细菌呈显著负相关。另外,土壤真菌和细菌的空间分布的异质性也与野生胀果甘草的生境类型和地理环境有关。原生境中丰富度高的嗜盐细菌可能与胀果甘草的盐适应和耐盐机制有密切关系。研究结果为野生胀果甘草的种群恢复、盐碱弃耕地的土壤功能修复研究提供理论依据。     

光果甘草生殖生物学特性的初步研究

对光果甘草的花部特征、花粉活力、柱头可授性和花粉-胚珠比(P/O)进行了初步研究.结果表明:(1)光果甘草雄蕊异型,雌雄蕊异位,有利于避免自花授粉;(2)开花当天花粉活力在上午12:00最高,为91.8%,14:00迅速下降,16:00到达最低,16:00以后逐渐上升;(3)柱头可授性可持续4 d,以开花当天可授性最强;(4)花粉-胚珠比(P/O)为1 751.1±217.002,表明其繁育系统类型为兼性异交.     

四种补血草属植物叶片泌盐结构的扫描电镜观察

利用扫描电镜技术,对4种补血草属植物大叶补血草（Limonium gmelinii (Willd.) Kuntze）、耳叶补血草（Limoniu otolepis (Schrenk) Kuntze）、繁枝补血草（Limonium myrianthum (Schrenk) Kuntze）和簇枝补血草（Limonium auream）的叶表面进行了研究,以探讨植物微形态结构与生态环境的关系。结果表明,这4种植物的上下表皮都分布有盐腺,且上表皮的盐腺密度大于下表皮,盐腺的基本结构相同,多由20个细胞构成,其中4个分泌细胞顶端的角质层中央有一小孔,植物体靠盐腺的泌盐孔泌盐。但4种植物在盐腺的密度、盐腺的大小、盐腺与周围表皮细胞的位置等方面存在差异。植物在对盐碱生境的长期适应过程中,促使其强烈地分化出泌盐结构,因而,具有明显的生态适应性。     

光果甘草与乌拉尔甘草开花与传粉方式对生殖及种间关系的影响

通过对光果甘草和乌拉尔甘草花期物候和访花昆虫行为的观察及人工授粉实验,探讨开花模式及传粉方式对生殖成功及种间关系的影响。结果表明:(1)两种甘草的种群水平花期重叠时间长达21d,均表现出"集中大量开花"模式,但乌拉尔甘草呈现分批渐次开花趋势,这对提高生殖成功率,避免近交衰退,维持物种的稳定具有重要意义。(2)两种甘草的访花昆虫在种类和数量上有所不同,但具有共同传粉者——宽板尖腹蜂、意大利蜂和紫木蜂。(3)以乌拉尔甘草为母本、光果甘草为父本的种间杂交结实率为48.3%;以光果甘草为母本、乌拉尔甘草为父本的种间杂交结实率为39.4%,说明种间杂交亲和,不存在生殖障碍。研究认为,花期重叠、共有传粉昆虫及种间杂交亲和使光果甘草与乌拉尔甘草自然种群杂交种的形成成为可能。     

光果甘草营养器官结构及其总黄酮的组织化学定位和含量研究

应用植物解剖学、组织化学和植物化学方法,对光果甘草各营养器官的结构、总黄酮的组织化学定位和含量差异进行了研究.结果显示:(1)光果甘草叶为异面叶,由表皮、叶肉和叶脉组成.叶表皮具腺毛,叶肉中具胶囊细胞,主脉发达;茎由表皮(周皮)、皮层、维管柱组成,其髓中具有粘液细胞;根由周皮、次生维管组织组成,周皮具厚木栓层,次生维管组织中次生木质部和纤维发达.(2)黄酮类物质在叶中分布在表皮、腺毛、胶囊细胞、厚角组织和韧皮部和木质部中的薄壁细胞中;茎中分布在周皮、韧皮部和粘液细胞中;在根中则分布在周皮中.(3)不同营养器官中黄酮类物质含量存在差异:叶＞根茎＞主根＞茎.(4)温度的下降促使黄酮类物质从地上合成器官向地下储藏器官的转运.建议每年可在果熟期和枯萎期之间采挖药材,地上部分收割也作药用,综合利用光果甘草资源.     

三种甘草属植物的种间杂交亲和性及杂交种子活力

通过新疆分布的3种甘草属植物——乌拉尔甘草（Glycyrrhiza uralensis）、光果甘草（G．glabra）和黄甘草（G．eurycarpa）的人工杂交试验,比较了杂交结果率、杂交种子的萌发参数、幼苗成活率等指标,并对杂交授粉后花粉管萌发、生长过程进行荧光观察,旨在探讨3种甘草属植物的种间杂交亲和性及杂交后代种子活力。结果表明：（1）种间杂交结果率最高为96．67％,最低为55．62％,说明3种甘草种间杂交配子亲和性较高;（2）荧光显微观察表明,各杂交组合在授粉后0．5～2h内花粉均可在柱头上大量萌发,在授粉后48h内花粉管均可到达子房与胚珠受精,说明三种甘草种间杂交不存在配子隔离障碍;（3）杂交种子萌发率、发芽指数、平均萌发时间和幼苗成活率与自然结实种子无显著差异,种间杂交种子活力较高,幼苗成活率均为75％以上。以上结果表明3种甘草属植物的同域分布区,在相同传粉途径下,这三种甘草属植物的种间隔离机制不完善。有发生自然杂交并形成杂交区的可能。