宽叶独行菜的化学成分研究

对宽叶独行菜不同物候期的蛋白质、１７种氨基酸进行了分析测定。同时对其不同器官中的蛋白质、氨基酸及１７种矿质元素和氨基酸含量的动态规律进行了研究,讨论了其作为青饲料的开发利用前景。     

两种独行菜种子萌发生理特性研究

以两种在新疆具有代表性的十字花科独行菜属早春短命植物抱茎独行菜（Lepidium perfoliatum Linnaeus）和独行菜（Lepi-dium apetalum Willd）为材料,研究（光照、温度、外源激素ABA处理）对其种子萌发的影响。结果：两种独行菜种子萌发对光照不敏感;抱茎独行菜种子萌发的温度范围广,在0℃～25℃之间都可萌发,而独行菜种子则在低温下（0℃、4℃）不萌发,其萌发温度范围为10℃～25℃。两种独行菜种子对低温胁迫表现出不同的耐受性;0℃、4℃下,在培养基中加入不同浓度的ABA,对抱茎独行菜种子萌发有抑制作用。     

宽叶独行菜中脂肪酸的GC-MS分析

采用气质联用技术对宽叶独行菜中脂肪酸成分进行了分析,从其乙醇提取物的石油醚萃取部分共分离得到20个组分,采用面积归一化法测定了各组分的含量,其中棕榈酸(hexadecanoic acid)53.980%,硬脂酸(oc-tadecanoic acid)17.063%,二十二烷酸(docosanoic acid)4.769%,二十四烷酸(tetracosanoic acid)3.363%,二十八烷酸(octacosanoic acid)2.773%,花生酸(eicosanoic acid)2.719%,十五烷酸(pentadecanoic acid)2.476%,十七烷酸(heptadecanoic acid)2.291%。此外,三十烷酸(triacontanoic acid,十四烷酸(tetradecanoic acid),二十三烷酸(tricosanoic acid)和二十六烷酸(hexacosanoic acid)的含量均已超过了1%。     

独行菜LaMCT基因的克隆、序列分析与原核表达

强心苷作为药用植物独行菜( Lepidium apetalum)的活性成分,其化学和药理学研究已有良好的基础,但其生物合成途径目前仍不清楚。该研究以独行菜幼苗为材料,通过分析独行菜转录组数据,设计特异性引物,PCR扩增得到了强心苷生物合成MEP途径的关键酶2-C-甲基赤藓醇-4-磷酸胞苷酰转移酶( MCT)基因的开放阅读框( ORF),命名为LaMCT( Genbank注册号KT832554),并进行序列分析和原核表达。序列分析结果表明：LaMCT基因ORF全长为912 bp,编码304个氨基酸。亚细胞定位和保守结构域分析结果表明：LaMCT蛋白位于叶绿体中,不含信号肽,没有跨膜区,含有类异戊二烯合成酶保守结构域( isoprenoid synthase domain)。系统进化树结果表明：LaMCT蛋白与拟南芥的MCT蛋白具有94％的序列相似性,亲缘关系较近。通过构建pET-32a-LaMCT原核表达载体,成功在大肠杆菌BL21( DE3)菌株中诱导表达LaMCT重组蛋白,并得到了纯化的LaMCT重组蛋白。该研究首次从独行菜中克隆了LaMCT基因,建立其稳定的原核表达体系,为LaMCT蛋白抗体的制备以及研究LaMCT基因在独行菜强心苷类化合物生物合成途径中的功能奠定了基础。     

中国独行菜族部分属种的叶表皮观察

利用光学显微镜对中国十字花科独行菜族部分广布属及相关属植物进行了叶表皮微形态学观察研究,结果表明:所研究的中国独行菜族植物叶表皮微形态具有多样性,可以划分为两种类型:第一类,叶上下表皮同形或近同形,叶表面被单毛或光滑无毛,包括独行菜属、群心菜属、菘蓝属和菥蓂属;第二类,叶上下表皮不同形,叶表面被分支毛和单毛,包括荠属和亚麻荠属;叶表皮微形态结果支持荠属应从独行菜族中移出,独行菜族是一多系类群,同时认为荠属与亚麻荠属植物具有较近的亲缘关系。     

独行菜属植物叶片脉序的比较观察

对独行菜属（Ｌｅｐｉｄｉｕｍ）８种,１变种进行了叶片脉的比较观察,结果表明：它们的一级脉中等粗细,基部１～２对侧生,一级脉与二级脉连志成拟环结两行羽状脉;三级脉贯穿型或结网型,叶缘末级脉为不完全型,网眼大小,形状不规则,发育均为不完善型,可为探讨十字花科的系统演化提供一些形态学依据。     

中国独行菜属种皮微形态特征的研究

利用扫描电子显微镜对独行菜属9种植物种子的种皮微形态进行了研究,结果表明独行菜属种皮微形态可划分为4种类型;结果支持将独行菜属划分为3个组的观点;北美独行菜在种皮纹饰上与其它类群差别较大,并结合子叶缘倚胚根的特征将其另立一新组——子叶缘倚组Sect. Accumbentum F. Z. Li, J. Q. Zheng ＆ Z. Y. Sun , sect. nov.     

中国独行菜属9种植物花粉形态扫描电镜观察

对中国产独行菜属9种植物的花粉微形态作了扫描电镜下的观察和研究。结果表明,花粉粒为超长球形或长球形,具三沟,外壁纹饰均为网状纹饰。根据外壁纹饰可分为3种类型：（1）网眼为不规则形状,网眼边缘常有刺突;（2）网眼为圆形或近圆形,网眼边缘较光滑;（3）网眼为多边形或不规则多边形,网眼边缘较光滑,偶有刺突。     

独行菜种子转录组的高通量测序及分析

独行菜种子为我国传统常用中药,从中已提取出多种药用活性成分,但目前尚不清楚其次级代谢过程中这些活性物质合成的遗传基础。采用Illumina Hiseq^TM 2000高通量测序平台对独行菜种子转录组进行测序,经de novo组装后获得40 303条unigene。进一步利用六大公共数据库进行同源比对,注释了27 935条unigene。研究发现,534个基因参与了独行菜次生物质的合成和代谢,其中在芥子苷、黄酮类和芪类化合物生物合成途径中的unigene分别有4个、19个和69个,在苯丙氨酸代谢途径中的unigene有92个。这些基因可能参与独行菜种子药性活性物质的生物合成,并分析获得了参与上述合成代谢途径的13个关键基因的同源序列。另外,从转录组序列中搜索到6 304个SSR位点,分布于5 306条unigene中,出现频率为15.64%。研究结果不仅为挖掘独行菜种子药用次生代谢物生物合成关键基因提供了基础数据信息,而且为独行菜遗传多样性研究和分子标记开发奠定了分子基础。     

短命植物独行菜种子萌发过程对低温的耐受特性

以独行菜（Lepidium apetalum）为材料,研究了其种子在萌发过程中耐受低温的特性,并对耐受低温的机制作了初步的探讨。结果表明：1.萌发至I、II、III期的独行菜种子经过冷诱导处理后,对零下低温-5℃、-10℃胁迫具有较强的耐受性,这种耐受性随萌发发展相对有所降低。2.独行菜种子萌发过程中胚根生长速度明显受到低温抑制,但也仍然能够生长。3.适当时间的低温层积能使独行菜萌发势显著提高,对终萌发率影响不大;过长时间的低温层积会使独行菜种子萌发势和最终萌发率降低。4.独行菜种子在4℃条件下不能萌发,但4℃层积2d的种子经25℃处理6h以上后,可耐受4℃低温而萌发,且萌发率随25℃处理时间增加而升高。如果25℃处理时间少于5h则不能在4℃低温下萌发。经4℃层积10d、再经25℃萌发处理1h的独行菜种子就能在4℃低温下萌发。综合分析认为独行菜种子不能耐受4℃低温萌发,原因可能是在露白前存在一个关键的生理阶段,在4℃胁迫逆境中不能越过这个阶段,该阶段之前与之后的萌发过程都能耐受4℃低温,因此对低温胁迫有良好的耐受性。这为探索早春短命植物耐受低温萌发的机制提供了新的思路。     

基于不同DNA序列对四数獐牙菜系统位置分析

以扁蕾属植物为外类群,基于trnL-trnF序列、rpl16序列以及 ITS序列,采用最大简约法对四数獐牙菜的系统位置进行了分析.结果显示:尽管在ITS系统发育树、trnL-trnF系统发育树和rpl16系统发育树中所用的种和数量有所不同,所得到的3种系统发育树的拓扑结构也不一致,但四数獐牙菜的系统位置在3种系统发育树中的结果基本一致.在trnL-trnF系统发育树中,四数獐牙菜与花锚属的H.elliptica、H.brevicornis和H.weddelliana形成了一个单系群;而在ITS和rpl16系统发育树中,四数獐牙菜与歧散獐牙菜先聚在一起,再与花锚属的植物聚为一支支持率较高的单系支.研究表明,四数獐牙菜与Anagalidium属的歧散獐牙菜的亲缘关系最近,其次是与花锚属的植物,而与獐牙菜属植物的亲缘关系较远.本实验系统发育的结果支持将四数獐牙菜从獐牙菜属中分出而归入Anagalidium属的观点.     

独行菜属植物玛咖（Lepidium meyenfi）的微形态研究

利用光学显微镜和环境扫描电子显微镜,对不同颜色、不同产地玛咖（Lepidium meyenfi）的叶表皮、花粉粒以及种皮进行了微形态学研究。结果表明：（1）不同颜色玛珈的叶表皮、花粉粒微形态具有高度的一致性,但与我国部分独行菜属植物有着明显的差异;（2）不同产地、不同颜色玛珈的种皮微形态有明显的差异。该研究为新植物资源玛咖的种质鉴定、分类提供了一些新的依据。     

独行菜属植物玛咖(Lepidium meyenii)的微形态研究

利用光学显微镜和环境扫描电子显微镜,对不同颜色、不同产地玛咖(Lepidium meyenii)的叶表皮、花粉粒以及种皮进行了微形态学研究。结果表明:(1)不同颜色玛珈的叶表皮、花粉粒微形态具有高度的一致性,但与我国部分独行菜属植物有着明显的差异;(2)不同产地、不同颜色玛珈的种皮微形态有明显的差异。该研究为新植物资源玛咖的种质鉴定、分类提供了一些新的依据。     

独行菜族8属(十字花科)植物果实及种子微形态研究

采用GMA(Glycol methacrylate,乙二醇甲基丙烯酸酯)半薄切片法,利用比较解剖学对独行菜族中代表植物8属25种果实及种子微形态结构进行观察分析。同时,以菥蓂属菥蓂为例详细介绍了假隔膜的形成过程。结果显示独行菜族果实及种子微形态特征明显,果实均为短角果,除厚壁荠属和沙芥属果实为背腹压扁外,其他属种均为两侧压扁;果实边缘有翅为独行菜族的典型特征,可分为周翅、微翅、宽翅及披针形翅;部分果皮细胞有纤维层,偶有木化,除菘蓝属、厚壁荠属、沙芥属无假隔膜结构外,其他属种均具有明显的假隔膜。种子大小为(0.8~10)mm×(0.5~2.8)mm,种皮纹饰丰富,遇水或潮湿环境可形成粘液种子。种皮通常由薄壁细胞构成,偶有木化,具内含物;除高河菜属和菥蓂属子叶与胚根的排列方式为子叶缘倚,其他属种均为子叶背倚。假隔膜为内果皮细胞向内延伸连接而成。本文完善了独行菜族果实及种子微形态结构信息,为分子系统学等其他相关研究提供基础资料。     

中国独行菜族(十字花科)部分属种的分子系统学研究

利用叶绿体DNA的trnL内含子和trnL-F基因间隔区序列测定,对中国独行菜族部分属及相关属植物进行了分子系统学研究,结果表明:独行菜族是多系类群,在分子树中,所研究的中国独行菜族部分属植物被分别聚在了3个不同的并列系中,其中,荠属(Capsella)和亚麻荠属(Camelina)与南芥族的3个属聚在系Ⅰ,认为应将二者分别从独行菜族和大蒜芥族中移出,划入南芥族中;菥蓂属(Thlaspi)和菘蓝属(Isatis)与大蒜芥族的3个属聚成系Ⅱ,支持将二者移出独行菜族,划入大蒜芥族的观点;独行菜属(Lepidium)、臭荠属(Coronopus)和群心菜属(Cardaria)三者关系密切,组成系Ⅲ,其中臭荠嵌入独行菜属中,支持将臭荠属合并到独行菜属的处理意见.     

独行菜LaAP2基因克隆、生物信息学分析及表达分析

AP2/ERF是广泛存在于植物中一类重要的转录因子,调控一些参与非生物胁迫相关基因的表达,帮助植物提高逆境胁迫能力。为了深入探讨LaAP2在独行菜耐受低温萌发及幼苗耐受低温生长中的功能,该研究基于前期对独行菜(Lepidium apetalum)转录组数据库分析,克隆获得一个显著上调表达的AP2/ERF家族序列LaAP2。该基因cDNA全长为1 005 bp,编码氨基酸序列包含一个AP2和一个B3结构域,属于AP2/ERF转录因子RAV亚家族。推定的LaAP2蛋白分子量为37.744 67 kD,等电点为9.49。该蛋白氨基酸序列同亚麻荠、拟南芥、油菜等物种显示出较高同源性,系统进化分析结果表明与拟南芥亲缘关系较近。氨基酸序列分析预测表明,LaAP2基因所编码的蛋白不具备信号肽区段,无跨膜区,不属于分泌蛋白,可能为亲水性蛋白;定位于细胞质的可能性为56.5%,定位于细胞核的可能性为21.7%;其主要二级结构元件为无规则卷曲、延伸链、α-螺旋。Real-time PCR分析独行菜幼苗中LaAP2在低温4℃处理下的表达,显示LaAP2表达受低温胁迫呈先下降后升高趋势。这表明LaAP2在独行菜幼苗抵抗低温胁迫中起调控作用。     

环境因素对短命植物抱茎独行菜抽薹开花节律的影响

以新疆十字花科典型早春短命植物抱茎独行菜(Lepidium perfoliatum L.)为材料,分别在不同环境、不同土壤基质及不同春化时间下栽培,以探讨环境因素对抱茎独行菜抽薹开花的影响。结果表明:抱茎独行菜种子在蛭石∶珍珠岩(3∶1)中的出苗率显著高于营养土和自然生境土壤,基质对抱茎独行菜植株是否抽薹无显著影响,但影响其抽薹的早晚及结实特性;人工4℃春化对3种不同栽培环境中于阳台生长植株的抽薹有明显促进作用,而对培养室及户外环境中栽培植株是否抽薹无显著影响;抱茎独行菜抽薹开花对光照和温度的响应最明显,光照时间由短变长与苗期一定时间的低温之间的相互作用是促使抱茎独行菜抽薹开花的关键因素。     

新疆短命植物独行菜的组织培养与植株再生

1植物名称独行菜（Lepidium apetalum Willd）。2材料类别无菌苗下胚轴。3培养条件（1）愈伤组织诱导培养基：MS＋6-BA1.0mg·L-1（单位下同）＋NAA1.5;（2）不定芽诱导与继代增殖培养基：MS＋6-BA2.0＋NAA0.5;（3）生根培养基：1/2MS＋NAA0.2。     

LaHY5基因对独行菜下胚轴低温伸长的影响

独行菜种子下胚轴伸长存在低温停滞现象,是研究温度对植物下胚轴伸长影响的良好材料。为了揭示下胚轴伸长相关转录因子HY5在独行菜下胚轴低温伸长中的作用,该研究从独行菜种子转录组中获得LaHY5序列,并进行了克隆、序列分析,通过实时定量PCR技术研究了该基因表达与低温诱导及萌发阶段的关系,并通过转化拟南芥分析该基因表达对下胚轴低温伸长的影响。结果表明:(1)LaHY5基因的cDNA序列包含447 bp的完整阅读框序列,其编码产物为富含丝氨酸的149个氨基酸组成的肽链,包含典型的BRLZ结构域,相对分子质量为16.830 kD,分子式为C_(692)H_(1156)N_(228)O_(246)S_7,理论等电点为8.73,与十字花科植物同源序列高度一致。(2)LaHY5基因在独行菜萌发过程中的种子或幼苗中受低温诱导快速上调表达。(3)转LaHY5基因拟南芥种子在常温或低温条件下,下胚轴伸长均比野生型植株快。研究表明,LaHY5转录因子在种子低温萌发及幼苗耐受低温胁迫中起重要作用,但LaHY5基因并不是造成独行菜下胚轴伸长低温停滞的限制性因素。     

新疆短命植物抱茎独行菜种子粘液质特性的研究

以新疆荒漠植物抱茎独行菜为材料,运用光镜与扫描电镜观察以及紫外吸收光谱法、化学反应及种子萌发实验等方法,对粘液质的形态和结构,物理化学特性,粘液质对种子萌发及萌发后的影响进行了研究.结果显示:(1)完整干种子表面覆盖着一层膜状物质(完全脱水的粘液质),并呈同一走向的山脊状突出的网状结构,遇水后粘液物质呈射线状向外发射出来,化学反应实验结果表明,粘液质的组成可能是某种多糖,如β-葡聚糖.(2)粘液质约占干种子重量的1/4,有很强的吸水能力,完全浸润10 min后,种子重量增加约30~40倍,种子长度、宽度、厚度的增加分别多于1倍、2倍、4倍;完全润湿的种子能够粘附相当于其干种子重量68倍的沙粒.(3)种皮粘液质对于不同土壤基质中的种子萌发有重要作用,但是对萌发后幼苗的生长没有作用.