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。     

绣球茜的二型花柱及其传粉生物学初步研究

首次对绣球茜(Dunnia sinensis Tutch)的花药和柱头高度、花粉和柱头形态,以及人工辅助授粉的结实情况等进行了研究.结果表明:绣球茜在同一居群中同时具有长花柱(Pin 型)和短花柱(Thrum)两种花型,长花柱植株的柱头和雄蕊高分别为9.61±0.36 mm和6.79±0.38 mm,短花柱则为6.11±0.56 mm和8.96±0.59 mm,表现出互补式雌雄异位的花部特征.通过人工辅助授粉,两种花型植株的自交和同型植株间异交都不结实,仅在型间异交方能正常结实,说明绣球茜中存在极强的自交不亲和和型内不亲和现象.在花粉与柱头形态方面:长柱型花的单花花粉量(38555.6±6258.4)显著地小于短柱型花(52145.45±8924.5)(t=4.009,P＜0.01),长柱花和短柱型花的胚珠数分别为38.73±1.85和39.1±2.25(t=-4.13,P＞0.01);长柱型花花粉粒的大小(极径21.27±0.70 μm)显著地小于短柱花(21.92±0.79μm)类型(t=3.890,P＜0.01),而柱头乳突大小长柱类型要大于短柱类型,表现出明显的二型性.研究结果表明绣球茜是一种典型的二型花柱植物.此外,对其传粉昆虫及昆虫访花行为的观察表明,蝶类(青风蝶属Graphium)和蜂类(熊蜂Bombus sp.和木蜂Xylocopa magnifica Smith)为绣球茜的主要访花昆虫和传粉昆虫,它们能够在两种不同花型植株之间有效地传粉.     

蓝花丹结实率低的传粉生物学和繁育系统初探

为解释蓝花丹自然结实率低的原因,该研究从传粉生物学和繁育系统入手,采用TTC法与联苯胺-过氧化氢法分别测定花粉活力和柱头可授性的动态变化;用花粉-胚珠比(P/O比)、杂交指数(OCI)估算蓝花丹繁育系统类型并通过人工控制授粉试验验证。结果表明:(1)蓝花丹L型雌器官与S型雄器官、L型雄器官与L型雌器官成熟时间重叠区域较多,雌雄性器官在成熟时间上无显著差异;而S型雌器官与L型雄器官、S型雌器官与S型雄器官成熟时间重叠区域较少,但蓝花丹持续开花的模式缓解了雌雄性器官时间差异而引起的生殖隔离。(2)蓝花丹L型花P/O为502.00±52.30,S型花P/O为482.70±87.91,OCI为4,综合判断蓝花丹的繁育系统属于专性异交型且具有异型自交不亲和的特性。综上可初步解释蓝花丹自然结实率低的原因为内外因素共同作用的结果,其中雌雄性器官同熟时间短不是主要原因,而其本身较强的自交不亲和性可能是自然结实率低下的关键性内因。由于蓝花丹的专性异交繁育系统使其成功授粉需要传粉媒介,但因引种地与原产地环境存在显著差异,同时开花模式不集中导致的缺乏传粉者完成异花授粉或许是引起异交成功率降低的主要外因。因此,提高蓝花丹的结实率应从克服其自身自交不亲和性以及适当引入安全传媒昆虫入手。     

宁夏枸杞传粉生态学初步研究

田间观察检测了宁夏枸杞(Lycium barbarum L.)9个品系的开花物候、开花动态、花粉活力、柱头可授性及其繁育系统,并对花粉萌发、花粉管生长以及访花者的种类和访花行为进行了初步研究.结果表明,宁夏枸杞整个居群有长达5个月的花期,单花的花期仅为3～4 d,花粉活力可保持15 d左右,柱头可授性在72 h左右,雌雄生殖单位在持续时间上有较长的相遇期;花粉数量与胚珠比(P/O)为4 000左右,杂交指数(OCI)介于3或4,繁育系统为异交型,需要传粉者;荧光显微观察表明,参试的3个品系的花粉均能在柱头上萌发,2个有自交不亲和现象,其位置发生在花柱的上半部分和子房内.访花昆虫有17种,分属双翅目、膜翅目和鳞翅目,花的结构和开花式样适合以意大利蜜蜂和食蚜蝇为主的多种昆虫传粉.     

露蕊乌头(毛茛科)不同海拔居群的传粉生态学

对青藏高原东北部两个不同海拔地点（互助,2460m和海北,3200m）的露蕊乌头Aconitum gymnandrum的传粉生态学进行了比较研究。研究结果表明高海拔居群的单花花期、雄性期持续时间、雌性期持续时间比低海拔长。露蕊乌头不存在无融合生殖现象,尽管高度自交亲和,但产生种子必须依赖传粉媒介。熊蜂是露蕊乌头的主要传粉昆虫,两个居群均存在传粉限制。熊蜂取食花蜜为主,在同一个花序上的访问顺序以由下向上为主,但在互助居群和海北居群有3．9％和2．7％的访花是由上向下进行的。统计发现有37．7％和29．3％的访问行为发生在同一植株内;因此,同株异花传粉造成的自交在露蕊乌头中仍然不能避免。低海拔居群的熊蜂种类和访花频率均高于高海拔居群,但自然状态下两个居群的结实率并没有显著差异。高海拔露蕊乌头居群可能具有较长的柱头持续时间,从而补偿了由于访花频率低带来的结实率降低。     

雌先熟植物茄参 （茄科）的繁育系统

对分布于云南西北部的茄参（Mandragora caulescens）的繁育系统进行了研究。茄参的花期为5月底到6月初,单花持续时间为（9.9±2.8）d,其性表达方式为雌性先熟。有三种昆虫拜访茄参的花,白背熊蜂蜂王是最有效的传粉昆虫,但其访花频率很低;苍蝇和蚂蚁的访花频率较高,但苍蝇传粉效率十分有限;蚂蚁是窃蜜者。授粉实验证明茄参具有部分自交亲和能力,但由于雌性先熟,不具备主动自交能力。人工添加异交花粉显著提高了结实率和结籽数,证明茄参存在花粉限制。茄科的大部分植物是严格自交不亲和的,但茄参族的茄参是自交部分亲和,这和茄科天仙子族的部分成员类似。我们认为这两个独立起源于新世界向欧亚大陆扩散事件的族,各自从自交不亲和向自交亲和转变可能与高山地区恶劣的自然条件有关,这种繁育系统的进化模式是否具有普遍性值得进一步研究。     

雌先熟植物茄参（茄科）的繁育系统

对分布于云南西北部的茄参（Mandragoraca caulescens）的繁育系统进行了研究。茄参的花期为5月底到6月初,单花持续时间为（9．9±2．8）d,其性表达方式为雌性先熟。有三种昆虫拜访茄参的花,白背熊蜂蜂王是最有效的传粉昆虫,但其访花频率很低;苍蝇和蚂蚁的访花频率较高,但苍蝇传粉效率十分有限;蚂蚁是窃蜜者。授粉实验证明茄参具有部分自交亲和能力,但由于雌性先熟,不具备主动自交能力。人工添加异交花粉显著提高了结实率和结籽数,证明茄参存在花粉限制。茄科的大部分植物是严格自交不亲和的,但茄参族的茄参是自交部分亲和,这和茄科天仙子族的部分成员类似。我们认为这两个独立起源于新世界向欧亚大陆扩散事件的族,各自从自交不亲和向自交亲和转变可能与高山地区恶劣的自然条件有关,这种繁育系统的进化模式是否具有普遍性值得进一步研究。     

白背叶(大戟科)性系统和传粉生物学研究

为探讨野桐属(Mallotus)雌雄异株的进化和传粉机制,对白背叶(Mallotus apelta)野生居群的性系统和传粉生物学进行了研究。结果表明,所调查的白背叶居群均由雌性(F)、雄性(M)和少数两性(B)个体组成,平均性比为1：0.66：0.18(F：M：B);3种性别植株的基径大小差异不显著;雌株与两性植株的单花胚珠数、单果结籽数和自然结实率无显著差异;雄株与两性植株的花粉萌发率、花粉组织化学和花粉微形态特征也无显著差异,但雄株的单花花粉量是两性植株的1.26~1.63倍,且差异显著;雌株的异交结实率为96.67%,两性植株的异交结实率为76.00%,两者差异显著,说明居群内雌株的潜在种子生产力明显高于两性植株;野外观察到雄株和两性植株上的雄花具有访花者而雌株没有;雌株经套网处理后结实率超过30%而套袋处理不结实。这些表明白背叶具典型的亚雌雄异株性系统,雌株和雄株的适合度均高于两性植株;雌株以风媒传粉结实,两性植株可能兼有风媒和虫媒传粉特征。     

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。     

青藏高原高山植物麻花艽的传粉生态学研究

对青藏高原东部麻花艽 (Gentiana straminea)海北居群的传粉生态学进行了 3a连续的观察和实验。试验表明自然去雄、人工自交和杂交处理均结实 ,而人工去雄套袋和自然套袋不结实。麻花艽自交亲合 ,但必须依赖传粉媒介才能完成授粉过程 ,不存在无融合生殖。野外捕捉到 14种访花昆虫 ,它们分别属于 2个纲 ,7个目 ,8个科。观察和分析了各种昆虫的访花行为后 ,认为苏氏熊蜂 (Bombus sushikini)是麻花艽有效而稳定的传粉者。测量表明麻花艽花蜜通道的深度和苏氏熊蜂的舌长基本吻合。苏氏熊蜂的访花频率在 10 :0 0～ 12 :0 0 ,13:0 0～ 15 :0 0和 16 :0 0～ 18:0 0时间段没有差别 ,单花的访花频率为 0 .0 0 5次 / (花· min)。和其它高山植物相比 ,青藏高原高山植物麻花艽的访花频率较高。熊蜂传粉和高频率的访花维持了麻花艽在极端寒旱的青藏高原环境下的有性生殖。此外 ,高频率的访花对于维持该地区高山植物的生殖保障具有重要的现实意义 ,但是否具有普遍性 ,还有待研究更多的高山代表类群。     

山莨菪植物体内4种莨菪烷类生物碱含量的变化

为了对山莨菪植物资源进行可持续利用,采用高效液相色谱（HPLC）技术对山莨菪植物体内4种莨菪烷类生物碱同时进行了定量测定,将4种生物碱很好地分离开来,大大缩短了出峰时间;并对这4种生物碱含量随着物候的变化进行了分析研究。研究结果表明：4种生物碱含量与物候的关系呈抛物线变化,樟柳碱在山莨菪植物体内含量最高,地上部分4种生物碱均在花盛期含量最高,地下部分不同的生物碱含量最高点则对应不同的物候期。     

药用资源植物山莨菪的转录组信息分析

为了增强对资源植物山莨菪的深入了解,本研究采用高通量测序技术对山莨菪进行转录组测序分析,经过处理得到71 463个Unigenes。通过与多个数据库进行比对,对基因进行分类和分析注释,最终成功获得注释的基因有47 624条。将Unigenes比对到KOG蛋白质库中,有13 110个基因被注释,共有26个子类;比对到NR库中后有39 621个Unigenes被注释;转录本与Swissprot、Tr EMBL的比对结果得到GO功能注释信息,注释得到的29 309个Unigenes可被分为分子功能、生物学过程和细胞组分3个大类,62个子类;以KEGG数据库为参考,3 679条基因被注释,参与的代谢通路可归为4个大类,分别是代谢相关的通路、遗传信息处理、细胞过程、环境信息处理,其中与代谢相关的通路最多,约占所有代谢通路的一半。对山莨菪的药用活性成分的代谢通路及相关Unigenes数量和类型的统计结果表明,与生物碱相关的代谢通路最多,萜类和苯丙素类所对应的Unigenes数量最多。另外,结果还检测到31 382个SNP位点,6种SSR重复类型,其中单碱基重复类型所占的比例最高,每百万碱基中出现的单碱基重复的SSR个数有56. 52个,占45. 30%。该结果丰富了山莨菪的转录组信息数据,为该物种分子生物学方面的研究奠定了基础,有助于进一步开展对山莨菪的合理保护及开发利用工作。     

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     

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.     

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。     

唐古特莨菪根水提取液对小麦淀粉酶的影响

高浓度的莨菪根水提取液对小麦种子的萌发,幼苗生长和α-淀粉酶活性具有明显的抑制作用。浓度降低或萌发时间延长,不再表现出明显的抑制作用。低浓度的提取液对小麦的根、生物量及α-淀粉酶活性具有促进作用。并探讨了莨菪根水提取液影响小麦α-淀粉酶活性的机理。     

三分三悬浮培养细胞中苯丙氨酸、鸟氨酸和莨菪碱至东莨菪碱的生物转化

在三分三悬浮培养中分别补充前体苯丙氨酸、鸟氨酸和莨菪碱时,悬浮细胞的生长速率及东莨菪碱的转化率均以补充苯丙氨酸者为最高,分别比未加前体的对照增加50.2％和4.0％。 在上述处理培养两周后于培养液中分别加入70ppm的放线菌酮抑制蛋白质合成时,虽然细胞中东莨菪碱的转化按克干重计算均有明显增加,但是由于细胞生长受强烈抑制不利于东莨菪碱的总的转化,按每瓶总干重计算的转化率均比对照低。 在分别补充三种前体并培养两周后使营养缺乏时,细胞生长比对照稍有降低,但细胞中东莨菪碱的转化却显著增加。特别是补充莨菪碱并使营养缺乏时,大大利于莨菪碱转化为东莨菪碱,转化率高达27.4％。既降低了培养成本又提高了东莨菪碱产量,有利于未来的工业生产。