山黧豆及其神经毒素(ODAP)的研究进展

山黧豆具有耐寒、耐旱等优良生产性状,且营养丰富,在恶劣的天气条件下仍能维持较高的产量,因此它是半干旱地区的潜在粮食作物。但长期食用山黧豆会引起中毒,这是由于山黧豆中含有的神经毒素（ＯＤＡＰ）所致,因此筛选无毒品系具有重要意义。本文对山黧豆神经毒素（ＯＤＡＰ）的生物合成毒素异构化等方面作简要综述。     

山黧豆胚胎发育过程中ODAP和一些大分子物质含量的变化

应用微量分析方法检测了山黧豆胚胎发育过程中ODAP毒素含量和核酸、蛋白质、糖类等大分子物质的含量变化。结果表明:每粒种子的ODAP含量随着胚的发育而增加。每粒种子DNA量随着细胞的迅速分裂而增加,R、蛋白质、淀粉含量随着胚的发育而成倍地增加,当进入心形胚时这些物质的增加更为迅速。如以每克干重中的含量来表示,那么ODAP、DNA及可溶性糖含量则随胚的发育而下降,其它大分子物质含量在胚发育前期升高,进入心形胚时,这些物质达到最高峰;到鱼雷胚时,这些物质含量开始下降,直到胚基本分化完全时,降到最低点;只有酸性蛋白质含量一直保持增长。     

山黧豆抗逆性研究进展

山黧豆是一种栽培历史悠久、种植广泛的豆科作物,具有很高的蛋白质含量和极强的耐旱能力,因而成为一些干旱、贫困和人口众多地区的主要饲料和粮食作物,且被考虑作为可持续发展农业的模式作物。随着人类对粮食、蛋白质和新型食物资源需求的日益增长,山黧豆的研究引起了世界各国学者的重视。该文对国内外近年来有关山黧豆在干旱、盐、重金属及生物胁迫下抗逆性方面的研究进展作了概述,同时简要介绍了山黧豆与干旱相适应的形态特征,并对亟需重点研究的几个方向作了展望。     

山黧豆毒素的薄层分离

通过对山黧豆中常见的20几种游离氨基酸薄层层析发现,其毒素ODAP的Rf值与好几种相关氨基酸的接近,而用阳离子交换柱对氨基酸抽提样进行简单的分离纯化,第一个洗脱出来的即为ODAP,这样在排除其它氨基酸干扰的情况下再进行ODAP的薄层分析将得到准确的结果。     

山黧豆胚胎发育过程中ODAP和一些大分子物质含量的变化

应用微量分析方法检测了山黧豆胚胎发育过程中ODAP毒素含量和核酸、蛋白质、糖类等大分子物质含量变化。结果表明：每粒种子的ODAP含量随着胚的发育而增加。每粒种子DNA量随着细胞的迅速分裂而增加,R、蛋白质、淀粉含量随着胚的发育而成倍地增加,当进入心形胚时这些物质的增加更为迅速。如以每克干重中的含量来表示,那么ODAP,DNA及可溶性糖含量则随胚的发育而下降,其它大分子物质含量在胚发育前期升高;进入心形胚时,这些物质达到最高峰;到鱼雷胚时,这些物质含量开始下降;直到胚基本分化完全时,降到最低点;只有酸性蛋白质含量一直保持增长。     

安徽山黧豆的核型

山黧豆属(又名香豌豆属)(Lathyrus Linn.)全世界共约140种,已做过染色体计数者72种。我国约16种,大部分产西南、西北和东北各省区。近年来皖南农学院朱玉简等同志在安徽宣城发现一新种,命名为安徽山黧豆(Lathyrus anhuiensis Y.J.Zhu et R.X.Meng)。鉴于该新种分布区非常局限,个体数也不多,为了及时掌握其细胞学情况,特通过该院叶如欣同志取得部分种子进行了染色体的计数和核型的描述。     

家山黧豆及其毒素ODAP的研究

家山黧豆作为人类的食物及动物的饲料,最早可追溯到新石器时代。长期以来,因其营养丰富,具有耐旱、耐寒等优良生产性状,广受世界各地的青睐。特别是在大旱年份,在其它粮食作物绝收的情况下,仍有较好的收成,因此,被视为干旱及半干旱地区首选的优良作物。但由于其含有毒素β-ODAP,使山黧豆的种植受到限制。近年来,由于人类对肉质品的量与质的多元化的需求,家山黧豆这一潜在的、丰产的、高营养的豆科作物,已引起各国学者的广泛关注。从家山黧豆在植物学、遗传学、分子生物学、生态学、营养学、山黧豆中毒、毒理学、毒素ODAP、ODAP的分析方法、ODAP的生物合成途径、养殖业等几个方面的研究进展作了简要综述。     

山黧豆160年研究历程及进展

在全球范围内曾多次发生因过量食用山黧豆导致神经中毒事件,使得国内外对于山黧豆的种植和利用存在一定的误解和偏见,山黧豆的优良农艺价值和潜在功能食品利用价值也受到一定限制。但山黧豆适应性强、分布范围广,是全球气候变化条件下农业可持续发展和地力维持的优选作物,在食品安全、生态文明建设和乡村振兴新形势下,进一步研究和挖掘利用这一古老的优良作物具有重要的战略意义。山黧豆相关研究报道可追溯到1861年,距今已有160年的历史。在同行学者的不懈努力下,山黧豆基础研究及种质资源利用等方面均取得了显著的阶段性成果。该文系统回顾了山黧豆研究160年以来的发展历程,依托历史文献进行了梳理和分析。首先,基于山黧豆神经活性物质β ODAP的分离和鉴定、神经山黧豆中毒机制的探索、β ODAP生物合成途径解析等重要研究节点将整个山黧豆研究进程划分为山黧豆中毒因素的探索、神经山黧豆中毒机理解析和神经山黧豆中毒及β ODAP生物学功能的再认识等三个阶段。其次,总结了山黧豆在毒理学研究、种质资源利用、品质改良基础研究等方面取得的重要进展。特别是以兰州大学为代表的中国学者在β ODAP的分析检测、生物合成途径、山黧豆生理生态学研究及种质资源利用等方面进行了深入探讨,确立了中国在国际山黧豆研究中的主流地位。最后,针对目前山黧豆分子生物学基础研究相对滞后、种质资源缺乏系统利用等问题进行了展望,提出了未来的重点发展方向,为山黧豆种质资源的进一步深入挖掘和应用提供参考。     

水分胁迫下山黧豆中ABA及ODAP的积累研究

用PEG、PEG+ABA、ABA分别处理15d龄的山黧豆幼苗,取其叶片为实验材料,测定内源ABA、ODAP、MDA和H₂O₂含量以及几种抗氧化酶活性,结果表明,与对照相比处理材料叶片中ABA和ODAP含量显著增加;外源ABA的加入降低了PEG胁迫引起的MDA和H₂O₂含量的增加,延缓了PEG胁迫引起的CAT活性的衰减,提高了GR活性.用外源ABA长时间处理山黧豆,发现叶片中ABA含量显著增加,随后出现ODAP的积累;ABA处理初期(0～3d)对叶片中活性氧代谢影响不大,随着ABA处理时间的延长(7～15d),可引起叶片中SOD、POD、CAT、GR活性的降低,MDA、H₂O₂含量的增加,表明ABA确实可促进ODAP的积累.     

山黧豆幼苗对干旱胁迫的生理响应

用PEG6000模拟干旱对山黧豆进行胁迫。结果发现,胁迫初期（0~48 h）,突然的水分亏缺使气孔导度（Sc）和蒸腾速率（Tr）迅速下降,而净光合速率（Pn）和水分有效利用率（WUE）基本维持稳定。胁迫后期（48~108 h）,上述四个光合指标均不同程度地向对照水平恢复;脯氨酸和相对电导率（REC）受胁迫强度影响较小,但与胁迫时间呈明显正相关,分别在48和60 h增幅最大,而且当REC上升至对照的50%左右时,脯氨酸含量已达对照的14倍之多。由此认为,山黧豆可能主要通过迅速减小Sc和Tr以及大量而急剧的积累脯氨酸来减轻干旱所造成的伤害。     

Lathyrus sativus (grass pea) and its neurotoxin ODAP

Lathyrus sativus (grass pea) is a high-yielding, drought-resistant legume consumed as a food in Northern India and neighboring countries as well as in Ethiopia. Its development into an important food legume, however, has been hindered by the presence of the neurotoxin - beta-N-oxalyl-L-alpha,beta-diaminopropionic acid (beta-ODAP) in seeds which, if consumed in large quantities for prolonged periods, can cause irreversible paralysis. Recently, some low-toxin lines have been developed that may prove safe for both animal and human foods. Cultivation of L. sativus should thus be considered in suitable regions because the demand for legume animal feed protein products is expected to increase. This paper addresses advances in understanding L. sativus from the perspective of its taxonomy, genetics, ecology, chemistry, nutrition, medicine, biology and for animal nutrition.     

Eu3+对山黧豆中的氨基酸及蛋白质代谢作用的研究

对山黧豆(Lathyrus sativus L.)幼苗整株,喷施一定浓度的Eu3+溶液吸收后,对其相关的生理指标进行测试,结果表明与水喷比较,根中丝氨酸、甘氨酸、丙氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、脯氨酸、胱氨酸与对照持平,缬氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、组氨酸略有升高外,其余均低于对照;茎中除精氨酸、脯氨酸、色氨酸略高于对照外,其余均低于对照;叶中除蛋氨酸、色氨酸略高于对照外,其余均低于对照.游离氨基酸总量增加时,茎＞根＞叶,减少时,根＜茎＜叶.蛋白质含量经Eu3+ 处理茎中减少,根和叶中增加;水解酶比活性根＞茎＞叶;Na+、K+-ATPase活力却表现根＞茎＞叶的趋势.表明Eu3+ 对山黧豆生理活性代谢起到一定的调节作用.     

胁迫处理对林生山黧豆蛋白质多肽及其含量的影响

应用二维电泳技术,分析了经水分胁迫（ＰＥＧ）、盐分胁迫（ＮａＣｌ）和热激（４０℃）处理后林生山黧豆（ＬａｔｈｙｒｕｓｓｙｌｖｅｓｔｒｉｓＬ．）体内蛋白质多肽及其含量的变化。有些蛋白质经ＰＥＧ、ＮａＣｌ和热激处理后可以产生相同的变化。两种不同的胁迫因子对某些蛋白质的影响有一定的共同性。特定的胁迫条件可以造成特定的影响。不同胁迫因子对同一蛋白质多肽可以造成不同的影响。胁迫下蛋白质的变化可能与林生山黧豆抵抗和适应胁迫条件的能力以及体内非蛋白质氨基酸的代谢有关     

林生山黧豆幼苗2,4—二氨基丁酸的合成及其与胁迫条件的关系

林生山黧豆幼苗用［3H］－天门冬氨酸标记后,高丝氨酸在6h内迅速增加。高丝氨酸合成速率降低后,2,4－二氨基丁酸的合成量上升,于18h达到高峰。赖氨酸和苏氨酸与二氨基丁酸的合成表现有协同反馈机制。结果支持了天门冬半醛转氨生成二氨基丁酸的假说。盐胁迫、渗透胁迫和热激增加了二氨基丁酸的合成,可能是因为不同胁迫条件都造成了细胞脱水,从而促进了二氨基丁酸的合成。