人工栽培山莨菪和野生山莨菪中4种托烷类生物碱含量的比较研究

为了评估人工栽培山莨菪的药用价值,采用高效液相色谱技术对人工栽培和野生山莨菪的地上部分和根中具有生物活性的4种托烷类生物碱：樟柳碱、山莨菪碱、东莨菪碱和阿托品的含量进行了测定。结果表明无论是人工栽培还是野生植物,地上部分中4种生物碱含量均远低于根,这解释了人们为什么用山莨菪的根而不是整株人药。在栽培植物的根中,一年生山莨菪中各生物碱含量均小于二年生山莨菪,其根中4种生物碱总量与野生根相比差异不是很明显;二年生山莨菪根中,4种生物碱总量以及樟柳碱、东莨菪碱和阿托品含量均比野生的高。这说明人工栽培的山莨菪,尤其是二年生山茛菪,同野生山莨菪一样具有一定的药用价值。     

青藏高原不同海拔地区唐古特山莨菪叶片光合色素含量和抗氧化酶活性的比较研究

以青藏高原东北隅的西宁和海北(海拔分别为2 300 m和3 200 m)人工栽培唐古特山莨菪为材料,对两不同海拔地区间各叶层叶片光合色素含量和抗氧化酶活性等生理指标进行比较分析.结果显示:(1)生长在海北的唐古特山莨菪叶片厚度极显著高于西宁(P<0.01),且两地区植物的叶片厚度从第1层到第4层均呈显著增加趋势;海北唐古特山莨菪叶片的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、类胡萝卜素含量以及紫外吸收物质的含量均显著高于西宁地区(P<0.05),从第1层到第4层,两地植株叶片的光合色素和紫外吸收物质的含量都呈降低的趋势,且两地区让差异显著;叶绿素a/b的层间差异显著(P<0.05),但两海拔地区间差异不显著;类胡萝卜素/叶绿素比值海北高于西宁,从第1层到第4层叶片呈降低趋势.(2)生长于海北的唐古特山良菪叶片组织中的SOD、CAT活性和MDA含量比西宁的高,POD、APX则相反;从第1层叶片到第4层,西宁和海北唐古特山莨菪叶片中的SOD活性显著增高(P<0.05),但两地区各层间的CAT、POD、APX活性和MDA含量无明显的变化.研究表明,不同海拔对唐占特山莨菪叶片的生理特性有影响,同一海拔不同叶层叶片之间差异也较为明显;生长在高海拔地区的植物尽管表现出诸多生理适应特征,但膜系统依然有一定受损.     

唐古特山莨菪毛状根中东茛菪碱产生的研究

以唐古特山莨菪的无菌苗叶为外植体,通过发根农杆菌诱导获得了唐古特山莨菪的毛状根培养系统,应用PCR方法鉴定了转化毛状根,并应用薄层扫描方法对唐古特山莨菪毛状根生物碱进行了测定,结果表明在液体培养毛状根的培养基中东莨菪碱含量可达10 mg/L,培养物中东莨菪碱的增加与莨菪碱的减少同步.     

几种主要莨菪烷类生物碱在中国茄科植物中的存在

本文报道了莨菪碱,东莨菪碱,山莨菪碱,樟柳碱四种药用莨菪烷类生物碱以及一种和莨菪烷类生物碱可能有生源上联系的红古豆碱在中国茄科植物中的存在情况。结果表明:中国茄科茄族(Solaneae)中的天仙子亚族(Hyoscyaminae),向阳花亚族(Mandragorinae)以及曼陀罗族(Datureae)是此类生物碱最集中的植物群,也是今后寻找此类药物新资源应重点注意的研究对象。通过化学分析,证明矮莨菪(Przewalskia shebbearei)和青海矮莨菪(P.tangutica)的根中含有较高含量的莨菪碱和山莨菪碱,是两种有价值的原料植物。通过对唐古特山莨菪(Scopolia tangutica)的种群中所含上述五种生物碱的观察,发现这些碱在不同植物个体中的存在有变异,而且莨菪碱和山莨菪碱的含量也因产地不同而存在显著的差异。本文的研究结果,不但对进一步利用天然莨菪烷类生物碱的资源具有参考意义,而且对茄科植物的化学分类和系统安排也提供了有价值的资料。     

唐古特山莨菪毛状根中东莨菪碱产生的研究

以唐古特山莨菪的无菌苗叶为外植体 ,通过发根农杆菌诱导获得了唐古特山莨菪的毛状根培养系统 ,应用PCR方法鉴定了转化毛状根 ,并应用薄层扫描方法对唐古特山莨菪毛状根生物碱进行了测定 ,结果表明 :在液体培养毛状根的培养基中东莨菪碱含量可达 10mg/L ,培养物中东莨菪碱的增加与莨菪碱的减少同步     

山莨菪(茄科)的传粉生物学

茄科的多数种类具有自交不亲和的特点, 主要通过异花传粉结实; 但是, 一些物种或者物种内的部分种群或者个体却高度自交亲合, 转变为自交的繁育系统。该科植物山莨菪(Anisodus tanguticus)主要分布在青藏高原, 开花较早, 比其他晚开花的植物种类更加缺少有效的异花传粉昆虫。我们选择了位于不同海拔高度的2个种群进行比较研究, 主要目的是检验该物种的繁育系统是否在极端环境下由于传粉者的缺乏而发生了部分改变。研究发现,山莨菪的花不完全雌性先熟, 柱头和花药间的平均距离随着花开放时间的延长而不断缩小, 但两者在多数花的单花花期结束时并没有发生接触。因此, 山莨菪花主要表现为适应异花传粉的雌雄异位特征。然而, 少数花 (4.9％)的柱头和花药发生接触, 为“自动自交”的传粉解除了空间隔离。2个种群的多数个体存在自交不亲和机制, 应具有异花传粉的繁育系统; 但是部分个体具有明显的自交亲和能力, 为自交提供了生理基础。高海拔种群的传粉昆虫主要是厕蝇(Fannia sp.), 它们在不同植株间的活动能够保证异花传粉结实; 同时该种群的部分个体存在“自动自交”。低海拔种群的主要访花昆虫是蚂蚁, 它们在花内的活动导致花粉在同一朵花内传递, 而引起“协助自交”; 而异花传粉昆虫厕蝇的访花频率则较高海拔种群低。两个种群的结实均由于异花传粉者不足而受到传粉限制。因此两种不同类型的自交机制为该早期开花植物异花访花昆虫的不足提供了一定程度上的繁殖补偿。     

铃铛子和赛莨菪( 茄科) 的传粉机制比较研

通过野外交配系统试验和传粉昆虫观察, 以铃铛子( Anisodus luridus) 和赛莨菪( A. carniolicoides)为研究对象, 探讨了山莨菪属内自交亲和系统的进化与传粉昆虫的转变。结果表明, 铃铛子和赛莨菪均属于自交完全亲和的类群, 但两个种的自动自交能力均不强, 而且都存在传粉限制。北方黄胡蜂( Vespula rufarufa) 和石长黄胡蜂( Dolichovespula saxonica) 分别是铃铛子和赛莨菪的主要传粉昆虫, 自然状态下两种昆虫的传粉效率均比较高, 但两种昆虫访问两种植物时传递花粉的方式不同, 其中北方黄胡蜂主要促进了铃铛子的花间传粉, 而石长黄胡蜂访花引起赛莨菪同一朵花内的传粉。通过与该属的另一种植物山莨菪(A. tanguticus) 的传粉机制比较, 发现在山莨菪属的物种分化过程中, 由自交不亲和转变为自交完全亲和, 传粉昆虫也发生了转变, 证明了自交亲和系统存在于起源较晚的类群中。高山环境中频繁且不可预测的降雨可能降低了传粉昆虫的活动能力, 进而导致铃铛子和赛莨菪均存在传粉限制。     

青海省三种茄科植物种子微形态特征

运用扫描电镜对青藏高原地区3种茄科重要药用植物马尿泡(Przewalskia tangutica)、曼陀罗(Datura stramonium)和山莨菪(Anisodus tanguticus)18个自然居群的种子微形态进行了观察.种子的种皮纹饰在3个不同的物种之间具有显著的差异,可以分为4种类型.与山莨菪和马尿泡在植株、花、叶等形态差异较大不同,种子大小、颜色、形状及表面纹饰等在两个物种间非常相似,说明与曼陀罗属相比,山莨菪属和马尿泡属间可能具有较近的亲缘关系.结果说明种子微形态这一稳定的性状可以作为青藏高原茄科这3个属间的分类依据,具有重要的系统学意义,但是分类决策必须要包括形态学、细胞学、孢粉学、分子生物学等证据.     

中国药用植物中生物活性物质的寻找——五种药用生物碱的资源植物

本文报道了五种重要的药用生物碱资源植物的研究结果对于萝芙木总碱和利血平资源植物,分析了国产萝芙木属(Rauvolfia)五个种及三个变种根中总生物碱及利血平的含量;对于阿托品资源植物,重点研究了国产的茄科植物,发现有六个属九个种植物含有莨菪碱,并证明矮莨菪(Przewalskia shebbearei)根中的总生物碱高达1.89%,莨菪碱含量为1.65%;对于士的宁资源植物,研究了八种国产的马钱属(Strychnos)植物,有三种含生物碱量较高;对于麻黄碱资源植物,重点分析了产于西藏与新疆的麻黄属(Ephedra)的三个种及一变种;对于小檗碱资源植物,分析了采自西藏的四种小檗属(Berberis)植物,其中大刺黄柏小檗内皮的含量以小檗碱计算可达7.73%。本研究证明了利用植物亲缘关系相近,则其化学成分也近似的规律来寻找并扩大药物资源,是一种有效的途径。当某种天然生物碱通过大量的研究和临床验证,肯定其疗效,并确定其法定地位(收载入药典),投入生产时,对于这种药物资源的需求,就成为一个突出的问题。目前,除了根据其化学结构采用人工合成方法外,最常用的解决途径便是利用植物亲缘关系和化学成分间存在着密切联系这一规律,从已知含此类成分的植物类群中去寻找高含量的新资源。实践证明,这是一条行之有效的途径。以下便是我们对五种重要药用生物碱资源植物的部分研究报道。     

托烷类生物碱生物合成机理及其生物工程研究进展

托烷类生物碱主要包括阿托品、莨菪碱、山莨菪碱、东莨菪碱和樟柳碱,是主要抗胆碱类药物。解析药用茄科植物托烷类生物碱合成的分子调控机制以及研发高产托烷类生物碱的植物生物反应器一直是近几年的研究热点。该文对近年来国内外有关托烷类生物碱在不同茄科植物中的合成部位、分子调控和利用转基因技术研发高产托烷类生物碱的发根生物反应器的研究进展进行综述,并对可能存在的问题以及应用前景进行了展望。     

青藏高原几种典型高山植物的光合特性比较

选用西宁地区人工栽培的高山植物唐古特大黄(Rheum tanguticum)、山莨菪(Anisodus tanguticus)和麻花艽(Gentiana straminea),比较了3种高山植物之间光合作用的光响应和CO₂响应特性,叶片光合色素以及UV-B吸收物质的差异;并以低海拔植物菘蓝(Isatis indigotica)为对比,分析了高山植物与低海拔植物的差异。结果表明:与低海拔植物菘蓝相比,3种高山植物光合作用的表观量子效率(AQY)都偏低;唐古特大黄叶片的AQY、羧化效率(CE)和光呼吸速率(R_p)都很低,净光合速率(P_n)的光响应曲线在全日照光辐射范围内并没有达到完全饱和,这与单位面积叶片具有较高的光合色素以及UV-B吸收物质有关;麻花艽植物与唐古特大黄一样,具有较高的UV-B吸收物质和光合色素含量,但其R_p较高,加之P_n受气孔限制较为明显,故其光合作用的饱和光强很低,P_n相对于其它3种植物也较低;山莨菪与低海拔植物菘蓝的光合特性很相似,都具有较高的AQY和CE。这些结果表明,3种高山植物的光合特性有较大差异,但并没有一致的相对于低海拔植物的共性。4种植物P_n的胞间CO₂浓度(C_i)响应曲线在CO₂饱和点以后都表现为无机磷(P_i)再生限制,其R_p的变化与CO₂饱和点以后的最大P_n的变化基本一致。     

Cytological studies on the Sino-Himalayan endemic Anisodus and four related genera from the tribe Hyoscyameae (Solanaceae) and their systematic and evolutionary implications

Cytological studies were carried out on eight species of five genera ( Anisodus , Atropanthe , Hyoscyamus , Mandragora and Przewalskia ) in the tribe Hyoscyameae (Solanaceae). First chromosome counts were reported in six species: Anisodus luridus , A. acutangulus , A. tanguticus , A. carniolicoides , Atropanthe sinensis and Mandragora caulescens , all with 2 n  = 8 x  = 48. Two records, for Hyoscyamus niger (2 n  = 2 x  = 34) and Przewalskia tangutica (2 n  = 4 x  = 44), were also confirmed. All species studied showed the proximal type of mitotic prophase chromosome condensation pattern. Three types of interphase nuclei were recognized: the round prochromosome type for Anisodus , Atropanthe and Mandragora , the rod prochromosome type for Przewalskia and the complex chromocentre type for Hyoscyamus . The cytological data supported the close relationship of all four species of Anisodus . Evidence from the interphase nuclei and chromosome base numbers supported the traditional classification of Hyoscyameae into two groups, i.e. Physochlaina praealta + Hyoscyamus (complex interphase type and x  = 7, 14, 17) and Przewalskia + Atropanthe + Anisodus + Scopolia + Atropa + Mandragora (prochromosome type and x  = 6, 11). Polyploidy is found in most species of the tribe in the Himalayan–Hengduan Mountains, as well as in the Mediterranean region, west–central Asia and eastern Asia. It seems that it probably occurred very early in Hyoscyameae evolution, before the uplift of the Himalayan–Hengduan Mountains. The Himalayan orogeny might have played a minor role in the polyploid evolution of plants in this tribe.  © 2005 The Linnean Society of London. Botanical Journal of the Linnean Society , 2005, 147 , 457–468.     

青藏高原药用植物唐古特山莨菪和唐古特大黄光合作用对强光的响应

与唐古特大黄相比,唐古特山莨菪的表观光合量子效率(AQY)较高,但最大净光合速率(Pmax)较低。在光强小于1200μmolm-2s-1时,后者用于碳同化的电子传递占总光合电子传递的比例(JC/JF)比前者高,而分配于光呼吸的电子传递(JO/JF)及Rubisco氧化和羧化速率的比值(VO/VC)则相反;光强大于1200μmolm-2s-1以后两种植物的这些参数都趋向稳定。随光强增加,后者叶片吸收光能分配于热耗散(D)的增加斜率较前者高,表明两高山植物对强辐射的适应方式略有不同。加强光呼吸途径的耗能代谢和PSII天线热耗散份额是唐古特山莨菪适应高原强辐射的主要方式,而提高叶片光合能力则是唐古特大黄的一种适应方式。     

Indigenous Knowledge and Use of Anisodus tanguticus in Pastoral Communities of Eastern Tibet,China, and Its Implications for Local Adaptation

Wild plant resources and related indigenous knowledge often play important role in facilitating human societies to mitigate the impacts of natural disasters and climate variability. We present a case study of using a traditional herb, Anisodus tanguticus, in a novel way by local pastoralists on the eastern Tibetan Plateau in coping with extreme winter events. Interviews of 13 key informants were carried out in seven villages, and in depth household surveys were conducted in two villages covering all the pastoral dependent households. Participatory observation has also been employed. We found that local herders applying dried above ground part of Atanguticus as a supplementary feed to livestock in winter, with the purpose of helping animals to overcome cold events and snow disasters. According to local communities, time of harvesting and type of animal to be fed are key factors of using this toxic plant. Local communities have accumulated a rich repository of knowledge about Atanguticus, including its habitat, life history, uses, and health enhancing effects. They developed an informal tenure system and benign management practices on this plant. This paper demonstrates that indigenous knowledge evolved from long term human nature interaction is important in preventing climate induced damages and lowering the risk aroused from climate uncertainties.     

铃铛子和赛莨菪（茄科）的传粉机制比较研究

通过野外交配系统试验和传粉昆虫观察,以铃铛子（Anisodus luridus）和赛莨菪（A．camiolicoides）为研究对象,探讨了山莨菪属内自交亲和系统的进化与传粉昆虫的转变。结果表明,铃铛子和赛莨菪均属于自交完全亲和的类群,但两个种的自动自交能力均不强,而且都存在传粉限制。北方黄胡蜂（Vespula rtfarufa）和石长黄胡蜂（Dolichovespula saxonica）分别是铃铛子和赛莨菪的主要传粉昆虫,自然状态下两种昆虫的传粉效率均比较高,但两种昆虫访问两种植物时传递花粉的方式不同,其中北方黄胡蜂主要促进了铃铛子的花间传粉,而石长黄胡蜂访花引起赛莨菪同一朵花内的传粉。通过与该属的另一种植物山莨菪（A．tanguticus）的传粉机制比较,发现在山莨菪属的物种分化过程中,由自交不亲和转变为自交完全亲和,传粉昆虫也发生了转变,证明了自交亲和系统存在于起源较晚的类群中。高山环境中频繁且不可预测的降雨可能降低了传粉昆虫的活动能力,进而导致铃铛子和赛莨菪均存在传粉限制。     

高山植物唐古特山莨菪和唐古特大黄对强太阳辐射光能的利用和耗散特性

以西宁地区人工栽培的唐古特山莨菪(Anisodus tanguticus)和唐古特大黄(Rheum tanguticum)为材料,比较研究了两典型高山植物对青藏高原强太阳辐射光能的利用和耗散特性。PSⅡ反应中心的最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学量子效率(Φ_PSⅡ)和光合功能的相对限制(L_(PDF))的分析表明,强太阳辐射会导致光合作用的光抑制,但并不造成PSⅡ反应中心的不可逆破坏。猝灭分析表明,唐古特山莨菪的光化学猝灭系数(q_P)显著小于唐古特大黄,非光化学猝灭(NPQ)和(q_N)则相反(p<0.05),意味着唐古特山莨菪将PSⅡ反应中心吸收的过剩光能以热耗散等非光化学过程消耗的能力大于唐古特大黄,因而降低了用于光化学反应的份额。q_N的3组分中,q_Nf所占比例较大;尽管相对份额很小,中午强光下两高山植物的q_Nm都有增大趋势,表明它在过剩光能的非光化学耗散中也起重要作用。NPQ_S和q_Ns的日变化趋势很相似;同样,NPQ_F为NPQ的主要组分,且唐古特山莨菪的NPQ_F和q_Nf都显著大于唐古特大黄(p<0.05)。唐古特山莨菪PSⅡ天线色素吸收光能中分配于光化学反应的相对份额(P)始终低于唐古特大黄,而用于天线热能耗散的相对份额(D)则大于唐古特大黄,两者都具有极显著差异(p<0.01)。以上结果表明,唐古特山莨菪的Φ_PSⅡ较唐古特大黄小是因为PSⅡ天线色素吸收的光能中分配于光化学反应的相对份额或光化学猝灭的比例较小,而分配于天线热耗散的相对份额或非光化学过程的比例较大的缘故。唐古特山莨菪的NPQ和q_N较大,与NPQ_F和q_Nf以及NPQ_S和q_Ns都显著大于唐古特大黄有关(p<0.05)。