铁皮石斛花粉块结构及发育过程的解剖学特征研究北大核心CSCD

兰科植物的有性生殖特殊,每朵花只有1个花药,且花粉有聚集成块发育的特征。为了揭示铁皮石斛花粉块的发育特征,该研究以野生铁皮石斛不同时期的花药为材料,采用半薄切片和植物组织化学方法对其发育过程进行解剖学观察分析,并对成熟花粉块进行离体培养,观察花粉管的萌发状况。结果表明:(1)铁皮石斛花药壁由1层表皮细胞,2层药室内壁细胞,1层中层细胞和1层绒毡层细胞组成。开花时,绒毡层细胞退化,中层细胞没有退化,药室内壁细胞则形成纤维状细胞壁;药室中的小孢子母细胞没有明显的胼胝质壁结构。(2)小孢子发生属同时型,减数分裂后四分体小孢子不分散,以四合花粉状态发育,并进一步连接形成花粉块。(3)在小孢子发育中,孢粉素覆盖在整个花粉块表面形成花粉外壁,但花粉块内部的花粉没有花粉外壁结构;在花粉块表面的花粉外壁上未见花粉萌发孔。(4)在花粉离体萌发实验中,具有花粉外壁的花粉块表面花粉未见萌发,仅由花粉块内部的花粉萌发出花粉管。     

铁皮石斛四倍体离体诱导和鉴定及生理特性研究

以铁皮石斛原球茎为材料,经不同质量浓度的秋水仙素(C₂₂H₂₅O₆)和0.02 g·mL^-1二甲基亚砜(DMSO)混合水溶液处理后进行组织培养,通过对变异株进行形态学、细胞学及流式细胞仪鉴定,以期获得稳定的四倍体植株并分析其生理特性。结果表明:用2.0 g·L^-1秋水仙素和0.02 g·mL^-1 DMSO混合水溶液处理铁皮石斛原球茎36 h后,植株诱导率达20%;诱导四倍体植株在形态上明显矮化、茎秆粗壮、叶片变小增厚、气孔直径增大;细胞遗传学观察发现,四倍体植株染色体2n=4x=76,二倍体植株染色体2n=2x=38;流式细胞仪分析显示,DNA相对含量四倍体为400,二倍体仅为200;四倍体植株叶片中叶绿素含量、可溶性蛋白、可溶性糖含量均高于二倍体,分别为5.03、3.59、2.98 mg·g^-1;四倍体叶片中主要抗氧化酶POD和SOD活性均显著高于二倍体,分别为9.08、180.4 U·mg^-1,且四倍体植株明显降低了MDA含量累积。研究认为,2.0 g·L^-1秋水仙素和0.02 g·mL^-1 DMSO混合水溶液处理原球茎36 h可提高诱导成功率、降低嵌合体比例,此组合为诱导四倍体较佳诱导条件。     

铁皮石斛茎段诱导丛生芽的研究

以铁皮石斛Dendrobium candidum Wall.ex Lindl.的茎段作外植体,比较不同的培养基、激素等因素对茎段分化丛生芽的影响,以及不同浓度的香蕉汁和活性炭对试管苗生根的影响。结果表明：1／2MS较好,BA作用优于KT、ZT,最适浓度为2．0mg/L;丛生芽培养于1／2MS 10％香蕉汁 0．5％AC的培养基上,生根效果最好。     

铁皮石斛的鉴定研究

综述了组织、显微、光谱、色谱及分子生物学技术等鉴定方法在铁皮石斛鉴定中的研究与应用,以期为铁皮石斛的有效鉴定提供科学依据。     

秋水仙素诱导月季品种‘月月粉’2n花粉的研究

为获得二倍体古老月季品种‘月月粉’人工诱导2n花粉用于现代月季杂交育种,该研究在了解‘月月粉’花粉母细胞发育过程的基础上,使用秋水仙素注射结合包裹法处理幼嫩花蕾,成功获得了可正常萌发的2n花粉,并通过观察诱导获得的花粉离体及其在雌蕊上的萌发特征,初步评估2n花粉用于杂交育种的性能。结果表明:(1)秋水仙素药棉包裹造成部分花蕾在采粉前死亡,花蕾存活率随秋水仙素浓度提高和处理时间延长均极显著降低。(2)2n花粉诱导率在秋水仙素浓度为2.5、5.0、7.5和10.0 g/L间存在显著差异,但在处理时间为24、48和72 h间无显著差异;最佳诱导处理为5.0 g/L秋水仙素处理24 h,诱导率可达15.83%,该处理获得的2n花粉经亚历山大染色检验活力为27.2%。(3)‘月月粉’花粉母细胞在减数分裂时存在异常落后染色体和平行纺锤体,在四分体时期形成染色体数目加倍的二分体和三分体,最终产生2n花粉。(4)所诱导的2n花粉的体外萌发率和花粉管长度与天然花粉无显著差异,且都可以在母本柱头上萌发并长出花粉管进入子房,表明可用于进一步的杂交育种。     

铁皮石斛化学成分及其抗氧化活性研究

采用硫酸-苯酚法、AlCl^₃比色法、酸性染料比色法测定铁皮石斛(Dendrobium officinale)花、叶、茎中多糖、黄酮、生物碱含量，通过DPPH和ABTS清除实验评价铁皮石斛花、叶、茎的水提物和乙醇提取物的体外抗氧化活性。结果表明，铁皮石斛不同部位的多糖含量茎>花>叶，黄酮含量花>叶>茎，生物碱在各个部位分布均较少。其中茎的多糖含量可达23.92%，花中黄酮含量可达1.847%。抗氧化能力评价表明，铁皮石斛花水提物、茎醇提物、花醇提物的DPPH自由基清除能力相对较好，半效应浓度(EC₅₀)分别为410.4 μg·mL^-1、454.1 μg·mL^-1、573.2 μg·mL^-1；铁皮石斛茎醇提物、花醇提物、花水提物ABTS自由基清除能力相对较好，半效应浓度(EC₅₀)分别为61.1 μg·mL^-1、62.2 μg·mL^-1、103.0 μg·mL^-1。铁皮石斛花的提取物抗氧化活性整体优于叶和茎，醇提物抗氧化能力优于水提物。     

铁皮石斛原球茎常温保存研究

以铁皮石斛原球茎为材料,通过不同培养基、蔗糖浓度、继代周期、保存时间等多种因素对原球茎在保存过程中增殖生长和分化成苗的影响,进行铁皮石斛原球茎常温保存的研究。结果表明:铁皮石斛原球茎常温((25±2)℃)保存的适宜培养基为1/2MS、蔗糖浓度为1%,继代周期可达10个月;原球茎在5年内能保持分化和增值能力,随着保存年限的增加,分化率越来越低,可通过复壮和成苗培养提高分化成苗率。     

液体悬浮培养促进铁皮石斛原球茎高效诱导、增殖的研究

用正交设计方法对铁皮石斛原球茎具有高效增殖影响的激素（BA,NAA,KT,马铃薯汁）以及配比进行研究,结果表明：以茎段为外植体在培养基Ms＋BA2．0mg／L＋NAA2．0mg／L＋马铃薯汁10％＋糖3％,具有很好的原球茎诱导作用,50d后诱导率达95．20％;原球茎在1／2MS＋BA2．0mg／L＋NAA1．0mg／L＋KT0．5mg／L＋糖3％的培养基上,以液体悬浮培养,原球茎增殖达49．032g／50d。     

铁皮石斛疫病及其病原菌

铁皮石斛疫病2001年发现在浙江义乌栽培田间,是由疫霉菌引起的。在田间,疫霉菌侵染茎基部,引起当年移植苗根腐、植株枯萎和死亡,但侵染2-3年植株幼嫩顶部仅引起项枯症状。通过对病原菌形态学、交配型的观察,以及核糖体DNA ITS序列分析,侵染铁皮石斛的5个分离菌株被鉴定为烟草疫霉菌Phytophthora nicotianae。致病性试验表明,铁皮石斛是烟草疫霉菌的寄主。     

广西铁皮石斛HPLC指纹图谱研究

采用HPLC法建立广西铁皮石斛提取液的指纹图谱,运用相似度评价药材质量。结果表明,在13个共有峰构成的铁皮石斛指纹图谱中,有11批药材相似度均在0.8以上,2批的相似度较差,未达到0.8,表明相似度大小与药材的产地有关。通过对栽培铁皮石斛不同部位药材的指纹图谱峰面积的比较,不提倡对药材提早采收。3批组织培养铁皮石斛的图谱相似度较低,说明培养到不同阶段的铁皮石斛材料组织培养物,其化学成分相差较大。     

铁皮石斛内生真菌研究进展

目前已经从不同生境的铁皮石斛(Dendrobium officinale Kimura et Migo)中分离到内生真菌252株,这些内生真菌涵盖了真菌门（Eumycota;Mycobionta）5个亚门中的半知菌亚门(Deuterornycotina)、担子菌亚门(Basidiomycotina)和子囊菌亚门（Ascomycotina）等3个亚门,已经鉴定的内生真菌分属于48个属。有些内生真菌对铁皮石斛的种子萌发和植株生长均有促进作用。对铁皮石斛内生真菌的多样性和分类、铁皮石斛内生菌与宿主的关系进行了综述,探讨研究中存在的问题, 并对今后研究方向提出建议。     

铁皮石斛内生真菌次生代谢产物研究

为了解铁皮石斛(Dendrobium officinale)内生真菌Phyllosticta aristolochiicola的次生代谢产物,从该真菌中分离得到15个化合物,经波谱分析分别鉴定为N-methyl-2-pyrolidinone (1)、环-(甘氨酸-L-脯氨酸)(2)、环-(D-丙氨酸-L-脯氨酸)(3)、环-(L-缬氨酸-L-脯氨酸)(4)、环-(L-亮氨酸-L-脯氨酸)(5)、cyclo-(L-Leu-D-4-hydroxyprolinyl)(6)、环-(L-苯丙氨酸-L-脯氨酸)(7)、环-(L-苯丙氨酸-L-4-羟基脯氨酸)(8)、环-(L-酪氨酸-L-脯氨酸)(9)、环-(L-苯丙氨酸-L-亮氨酸)(10)、啤酒甾醇(11)、对羟基苯乙醇(12)、对羟基苯乙酸(13)、(2S,3R)-1-(4-羟基苯基)丁烷-2,3-二醇(14)和(2R,3S)-1-苯基丁烷-2,3-二醇(15)。采用MTS法检测抗肿瘤活性表明,化合物2、10和14对HL-60、A-549、SMMC-7721、MCF-7和SW-480细胞株具有一定的抑制活性。     

铁皮石斛DoSMT2基因的克隆与表达分析

为了解SMT2基因在铁皮石斛（Dendrobium officinale）甾醇代谢过程中的作用,利用RACE技术克隆到1个DoSMT2基因,开放阅读框为1 089 bp,编码362个氨基酸,DoSMT2相对分子量为40.345 kD,理论等电点为8.13,属于稳定的亲水性蛋白。经BLAST P检索,DoSMT2蛋白属于AdoMet-MTases超级家族,含有4个S-腺苷蛋氨酸结合位点、1个甲基转移酶保守结构域和1个甾醇甲基转移酶C末端保守结构域。系统进化分析表明,DoSMT2与深圳拟兰（Apostasia shenzhenica）的SMT2亲缘关系最近,确定其属于SMT2家族。qRT-PCR分析结果表明,DoSMT2基因在茎和叶都能表达,10月份的表达量最高,叶片的表达量显著高于茎,推断叶片的甾醇代谢比茎活跃。构建了pET-29a-DoSMT2原核表达载体,并转化大肠杆菌BL21（DE3）,IPTG诱导表达出预期大小的蛋白。这为铁皮石斛DoSMT2的甲基化机制及甾醇化合物代谢研究奠定基础。     

铁皮石斛DORCA基因的克隆及表达分析

为了研究铁皮石斛的光合特性,根据Rubisco活化酶(RCA)基因的保守序列设计兼并引物,采用RT-PCR和RACE方法从铁皮石斛叶中分离到一个RCA基因,命名为DORCA(GenBank登录号KT205841)。DORCA基因cDNA全长为1 724bp,包含1 317bp开放阅读框(ORF),编码438个氨基酸。系统进化分析显示,DORCA与马蹄莲ZaRCA(AAK25801.1)亲缘关系最近。生物信息学分析表明,DORCA与其他植物的RCA蛋白具有较高一致性,属于RCA的β亚基。DORCA蛋白具有定位于叶绿体的N端转运肽,2个保守的ATP结合结构域和多个磷酸化位点。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析表明,DORCA基因在茎、叶中表达;在自然光周期条件下,DORCA基因在8:30时表达量最高,20:30时表达量最低,具有明显的光诱导表达特性。     

四种添加物对铁皮石斛原球茎生长及多糖含量的影响

为探讨铁皮石斛(Dendrobium officinale)培养基中添加物的作用,在1/2MS培养基中加入椰肉、甘蔗渣、香蕉皮和麦麸等4种添加物,研究不同浓度添加物和培养时间对原球茎生长和多糖含量的影响。结果表明,4种添加物对铁皮石斛原球茎的增殖、分化和多糖含量均有一定影响,其中添加15.0 g L–1甘蔗渣,培养60 d能明显促进铁皮石斛原球茎的增殖与分化(146.1%);而添加20.0 g L–1甘蔗渣,培养40 d能显著提高铁皮石斛原球茎多糖含量(50.4%)。这说明甘蔗渣是培养铁皮石斛原球茎的适宜添加物,既能促进铁皮石斛原球茎的生长发育,还能降低生产成本。     

铁皮石斛类唾液酸转移酶基因的分子鉴定

利用RT-PCR和RACE技术,从珍稀濒危药用植物铁皮石斛(Dendrobium of ficinale)中分离到一个类唾液酸转移酶(sialylt ransferase-like proteins,STLP)基因,命名为DoSTLP1(GenBank注册号KC178574).序列分析结果表明,DoSTLP1基因全长cDNA为1 340 bp,编码1条由367个氨基酸组成的肽链,分子量41.66 kD,等电点8.64;DoSTLP1蛋白具有唾液酸转移酶和糖基转移酶29家族的保守结构域(分别为1～357,87～346位氨基酸)、信号肽(1～27)和跨膜结构域(3～25,285～311).多序列比对和系统进化结果显示,DoSTLP1与多种植物的STLPs基因有较高的相似性(44.7％～53.7％),而且与水稻、玉米等单子叶植物STLPs基因的亲缘关系较近.实时定量PCR分析显示,DoSTLP1基因在铁皮石斛根、茎、叶器官中为组成型表达,其转录本在石斛根中的相对表达量较高,为叶中的2.857倍,茎和叶中的表达量无显著差异.该研究为进一步解析该基因在铁皮石斛生长发育过程中的生物学功能奠定基础.     

印度梨形孢对铁皮石斛种子萌发和原球茎生长的影响

为探究印度梨形孢(Piriformospora indica)对铁皮石斛(Dendrobium officinale)种子萌发和原球茎生长的影响,在铁皮石斛种子离体培养和原球茎生长阶段分别接种印度梨形孢,对其形态发育特征和生理特性进行研究.结果表明,接种印度梨形孢的铁皮石斛种子的起始萌发时间提前,接种印度梨形孢的铁皮石...     

铁皮石斛DoSMT2基因的功能分析

为了揭示铁皮石斛(Dendrobium officinale)甾醇C-24甲基转移酶2基因(DoSMT2)在甾醇代谢过程的功能,该研究通过根癌农杆菌介导法将来源于铁皮石斛的DoSMT2基因转化烟草(Nicotiana tabacum),并采用qRT-PCR技术检测DoSMT2基因在转基因烟草叶片中的表达,采用气相色谱质谱法分析菜油甾醇和谷甾醇的含量。结果显示:(1)成功获得DoSMT2基因的开放阅读框(1 119 bp),并成功构建正义植物表达载体质粒pCXSN-DoSMT2,经农杆菌介导的烟草叶盘转化法转化烟草并鉴定,获得4株阳性转基因烟草植株。(2)Southern blot结果表明,4株转基因烟草植株都有1条杂交信号带,而非转基因烟草植株没有,说明外源DoSMT2基因都以单拷贝整合到4株转基因烟草基因组中。(3)qRT-PCR检测显示,非转基因烟草未检测到外源DoSMT2基因的表达,4株转基因烟草都能检测到DoSMT2基因的表达,且表达水平差异极显著,各株系表达量高低依次为P3P1P2(P4)。(4)气相色谱质谱分析显示,转DoSMT2基因烟草叶片的菜油甾醇含量均极显著低于非转基因烟草叶片,而谷甾醇含量均极显著高于非转基因烟草叶片。研究表明,DoSMT2具有催化24-亚甲基胆甾烯醇转化形成24-亚乙基胆甾烯醇活性。     

转录组和代谢组分析瘤菌根菌对铁皮石斛的促生机制

为筛选出促进铁皮石斛(Dendrobium officinale)生长的差异表达基因和差异代谢物,对瘤菌根菌与无菌盆栽铁皮石斛苗共生后形成的侧根根系进行转录组、代谢组和双组学联合分析。结果表明,转录组分析共找到262条差异表达基因富集到了35条通路中,其中内质网蛋白质加工通路途径的差异基因最多,其次为氨基糖和核苷酸糖代谢通路。代谢组分析共检测出194个差异代谢物富集到33个KEGG通路中,其中代谢途径的差异代谢物最多有133个,其次为不同环境的微生物代谢途径的差异代谢物有70个。通过联合分析,有9个差异基因的差异表达导致丝氨酸、谷氨酸、D-甘露糖和激素等代谢物的积累量发生变化,这可能是瘤菌根菌促进铁皮石斛生长的重要原因。因此,推测瘤菌根菌促进铁皮石斛生长与氨基酸、糖、植物激素的积累及相关基因的表达变化有关。