内生Bacillus svelezensis HBB5菌株发酵盾叶薯蓣产薯蓣皂苷元的研究

目的探讨内生Bacillus svelezensis HBB5菌株发酵宿主植物盾叶薯蓣产薯蓣皂苷元的能力。方法接种内生B.svelezensis HBB5及B.subtilis ATCC 6633菌株(0.35×10~8 CFU/mL)至含盾叶薯蓣地下茎组织的液体培养基,32℃、165~185 r/min连续发酵108 h,检测发酵液细菌、pH、淀粉、麦芽糖、葡萄糖、淀粉酶(α-amylase)及薯蓣皂苷元溶出率等指标。结果内生B.svelezensis HBB5菌株有较强的酸、碱耐受力[pH(4.8±0.2)~(8.4±0.2)],相比B.subtilis ATCC 6633[pH(5.2±0.2)~(8.7±0.2)]差异不明显;前者达峰值生长量(60×10~(8±2) CFU/mL)明显高于后者(32×10~(8±2) CFU/mL)。发酵36~60 h时,B.svelezensis HBB5、B.subtilis ATCC 6633菌株发酵液的淀粉、麦芽糖、葡萄糖浓度达峰值,分别为(37.41±3.12)、(27.83±2.14)ng/mL,(21.06±1.25)、(16.54±1.08)ng/mL,(54.33±3.12)、(36.65±2.10)ng/mL,前者均高于后者。同时,B.svelezensis HBB5菌株维持高的α-amylase酶活性及薯蓣皂苷元溶出率。结论内生B.svelezensis HBB5菌株拥有较强的耐酸碱、降解淀粉、提高薯蓣皂苷元溶出的能力,为工业生产薯蓣皂苷元提供了一个新的方法。     

从盾叶薯蓣组培苗中高压酸解制备薯蓣皂苷元

采用正交试验法对盾叶薯蓣(Dioscorea zingiberensis)组培苗中薯蓣皂苷元的高压酸解制备工艺进行了研究。以薯蓣皂苷元的含量作为评价指标,选用正交表L16(45),以样品用量、硫酸浓度、提取时间为因素,设计了3因素4水平的正交试验。结果表明:高压酸解提取薯蓣皂苷元的最佳工艺条件为:样品用量25 mg、硫酸浓度0.5 mol/L、提取时间2 h,在此条件下提取物中薯蓣皂苷元的平均含量为9.12 mg/g。     

药源植物盾叶薯蓣甾体皂苷及皂苷元的研究进展

盾叶薯蓣是重要的甾体激素类药源植物,其根茎中薯蓣皂苷元含量居薯蓣属植物之冠,为我国的特有种。为了寻找高含量的资源、筛选新的生理活性成分,多年来我国学者做了大量的研究工作。主要概括了盾叶薯蓣的资源分布、薯蓣皂苷元的提取工艺、化学成分、药理、含量测定等方面的研究。     

盾叶薯蓣悬浮培养细胞生长及薯蓣皂苷元合成

研究了盾叶薯蓣细胞悬浮培养过程中细胞生长、薯蓣皂苷元合成、蔗糖和磷酸盐的吸收利用以及酸性磷酸酶活性与薯蓣皂苷元合成的关系。结果表明,对数生长期细胞最大比生长速率μm为0.19 d-1;倍增时间为3.68 d;薯蓣皂苷元的形成与细胞的生长相关,培养6 d时薯蓣皂苷元质量分数和产量分别为0.20%和25.93 mg/L;蔗糖利用率达到95.65%,磷酸盐吸收率达到最大,为90.36%。盾叶薯蓣细胞悬浮培养过程中酸性磷酸酶活性动态变化规律与薯蓣皂苷元的动态合成规律基本一致。此外,研究还发现在相同供磷水平下,酸性磷酸酶活性高低与薯蓣皂苷元合成能力呈正相关;而在不同供磷水平下,酸性磷酸酶活性高低与薯蓣皂苷元合成能力没有相关性。     

不同居群盾叶薯蓣生长、叶形态及皂苷元含量的研究

对引自湖北武当山、湖南南部和西北部的12个居群盾叶薯蓣的生长状况及叶形、叶色、叶长、叶宽、叶基、叶张角等12个形态指标进行了观测和比较分析,并测定了各居群的叶和块茎中的皂苷元含量。结果表明：1）在置信水平λ=8.0340时,11个居群可划分成2大类型：①长叶型：主要形态特征为叶片长度大于宽度,中裂片相对较长;②宽叶型：主要形态特征为叶片宽度大于长度,中裂片相对较短;2）不同居群盾叶薯蓣花序数、叶片总数、开花时间、花期长短、茎干重、叶干重等存在显著的差异;3）不同居群皂苷元含量差异也较显著,居群块茎中薯蓣皂苷元含量最高达3.98%（3号）、最低（7号）仅0.33%,而居群叶中约莫皂苷元含量最高达4.27%(4号）、最低（2号）为0.98%。     

盾叶薯蓣营养器官薯蓣皂甙元含量的动态变化

利用高效液相色谱(HPLC)法对盾叶薯蓣营养器官特别造根状茎中薯蓣皂甙元含量的动态变化、品种之间的差异以及雌雄株之间的差异进行了研究。结果表明:实生苗根状茎中薯蓣皂甙元的含量,2年生高于1年生;根茎营养繁殖的2年生根状茎中皂甙元的含量高于1年生的含量;花叶品种的含量高于绿叶品种的含量;雄株的含量比雌株的含量高。在地上的缠绕茎和叶中没有检测到薯蓣皂甙元。由根茎繁殖的1年生根状茎前期皂甙元含量增加缓慢,后期增加较快;2年生根状茎盛花期含量最高,开花后期含量最低,随后含量逐渐增加。为此应在花叶品种中选择产量高、抗性强的品种作为栽培品种。合适的采挖期仍以地上缠绕茎枯萎期为宜。     

盾叶薯蓣中薯蓣皂甙元提取新工艺的研究

为研究新工艺提取盾叶薯蓣薯蓣中薯蓣皂甙元的最佳实验指标,以薯蓣皂甙元得率为评价参数,采用6因素5水平的正交实验,用分光光度法对25种提取方法所得到的薯蓣皂甙元进行比较分析。结果表明,硫酸浓度对薯蓣皂甙元提取的影响最大,在实验室条件下,可采用20g样品加甲醇回流提取4h,回流速度为10min／次,用2．5mol／L的硫酸水解6h,120号溶剂汽油回流提取2h,回流速度为15min／次,能清洁快速提取盾叶薯蓣中的薯蓣皂甙元。     

盾叶薯蓣叶片形态多样性研究

盾叶薯蓣不同单株、同株不同部位叶片形态变异较大。利用数量分类和统计的方法,以11个居群的82个盾叶薯蓣单株为材料,对各居群叶片的7个形态特征值进行了测量,并以此计算出5个导出值。统计表明,各个特征值变异很大,相对标准误差均超过了0.2;UPGMA法将82份单株聚为3个大类群,第一组为长叶型,第二组为宽叶型,第三组为普通型,大部分叶片属于第三组。同株不同部位叶片形态差异比较结果表明,基部和中部叶片差异较大,而中部和上部叶片形状接近。同一单株不同部位叶斑纹和叶尖类型相同。     

盾叶薯蓣营养器官薯蓣皂甙元含量的动态变化

利用高效液相色谱(HPLC)法对盾叶薯蓣营养器官特别是根状茎中薯蓣皂甙元含量的动态变化、品种之间的差异以及雌雄株之间的差异进行了研究。结果表明：实生苗根状茎中薯蓣皂甙元的含量,2年生高于1年生;根茎营养繁殖的2年生根状茎中皂甙元的含量高于1年生的含量;花叶品种的含量高于绿叶品种的含量;雄株的含量比雌株的含量高。在地上的缠绕茎和叶中没有检测到薯蓣皂甙元。由根茎繁殖的1年生根状茎前期皂甙元含量增加缓慢,后期增加较快;2年生根状茎盛花期含量最高,开花后期含量最低,随后含量逐渐增加。为此应在花叶品种中选择产量高、抗性强的品种作为栽培品种。合适的采挖期仍以地上缠绕茎枯萎期为宜。     

盾叶薯蓣组织培养技术的优化

以盾叶薯蓣的根状茎、茎段、叶柄、幼叶为材料,进行愈伤组织诱导、分化及再生植株形成的研究。结果表明：盾叶薯蓣不同外植体均能诱导出愈伤组织,其中茎段愈伤组织的诱导率最高;不同激素配比的培养基对愈伤组织的形成有很大的影响：以LS为基本培养基,2,4-D浓度为4．0mg／L、6-BA浓度为1．0mg／L的激素配比诱导率最高,达62．5％;以改良MS为基本培养基,2,4-D浓度为2．0mg／L、6-BA浓度为0．5mg／L的激素配比诱导率最高,达71．4％。筛选到优化的分化培养基为改良MS附加2．0mg／L的6-BA和0．5mg／L的Vc,且能直接诱导出根,并形成完整植株。     

盾叶薯蓣实生苗根状茎的形态发生及薯蓣皂甙积累的研究

对盾叶薯蓣实生苗根状茎的形态发生、发育过程及薯蓣皂甙积累与分布进行了研究。种子萌动后,节部膨大形成球状体,其直径约1．5cm。其胚芽生长锥先后形成4个突起,分别发育形成芽的原分生组织。按其出现的先后分别称为第1芽、第2芽、第3芽和第4芽。第1芽呈剑指形,以后发育为地上缠绕茎,其余3个芽呈丘状突起都分别发育为地下根状茎。有的芽的原分生组织以后还可以形成2个芽的原分生组织,从而使根状茎形成分枝。根状茎顶端的原分生组织由鳞片包被,顶端下方的原表皮内存在初生增厚分生组织。初生增厚分生组织细胞不断向内分裂和其衍生细胞的体积增大,是根状茎能迅速增粗的主要原因。分化完成的根状茎由周皮、基本组织和散生的维管束构成。经组织化学测定,根状茎中薯蓣皂甙主要存在于基本组织的薄壁细胞中,呈液滴状。原分生组织不含薯蓣皂甙,近顶端的基本分生组织细胞内不形成含薯蓣皂甙的液滴。其中,有小型维管束分布的基本组织中薯蓣皂甙的积累与分布最丰富,两年生根状茎中薯蓣皂甙的含量比一年生的高。     

优化黄姜中甾体皂甙元测定的研究

对传统的黄姜中甾体皂甙元的测定方法进行了改进。提取甾体皂甙元时采用微量样品以氯仿浸提代替传统的回 流抽提法,以Liebemann-Barcharad试剂显色,用分光光度法测定。测定结果准确,高效低成本且步骤简单,应用广泛。     

盾叶薯蓣环阿屯醇合酶全长基因的克隆与分析

环阿屯醇合酶(cycloartenol synthase,CAS)是薯蓣皂甙元生物合成途径中的第一个关键酶.以基因组DNA为模板,利用染色体步行和长距离PCR方法首次克隆了盾叶薯蓣CAS全长基因.序列分析比较结果表明,盾叶薯蓣CAS全长基因为7 192 bp,由18个外显子和17个内含子组成.外显子总长为2 280 bp,编码759个氨基酸,最长的外显子为198 bp,最短的为47 bp;内含子总长4 912 bp,最长的内含子为1 551 bp,最短的为68 bp.Southern blot杂交分析表明,CAS基因在盾叶薯蓣基因组中为单拷贝.     

激素对盾叶薯蓣愈伤组织细胞生长和薯蓣皂甙元合成的调控

不同生长素对盾叶薯蓣 (DioscoreazingiberensisC .H .Wright)愈伤组织细胞生长量的影响差异是NAA >IAA >2 ,4 D ,而对薯蓣皂甙元合成的影响是 2 ,4 D >IAA >NAA。在有生长素存在的条件下 ,光照 2 4h ,另加 0 5mg LKT促进愈伤组织细胞的生长 ,而附加 0 5mg LBA促进薯蓣皂甙元的合成 ;相反 ,光照 12h ,另加 0 5mg LBA促进生长 ,附加 0 5mg LKT促进合成。愈伤组织生长越旺 ,薯蓣皂甙元积累越少。低浓度的生长素促进薯蓣皂甙元的合成。     

四倍体和二倍体盾叶薯蓣的花粉活力及柱头可受性分析

盾叶薯蓣（Dioscorea zingiberens C．H．Wright）叶片呈盾形,叶面有不规则的黄白色斑块;蒴果干燥后呈蓝黑色,表面常附有白色粉状物;染色体数20;花粉两端略尖,外壁具有明显条纹。盾叶薯蓣根茎横生,俗称黄姜,可用于治疗皮肤感染、软组织损伤、蜂蜇虫咬及各种外科炎症。盾叶薯蓣根茎所含的薯蓣皂苷元（皂素,diosgenin）是合成甾体激素药物的主要原料,除具有抗炎、避孕等作用外,还可月季于合成镇痛药、杀虫剂及治疗冠心病的药物。     

盾叶薯蓣元素组成特点及其与土壤营养元素的关系研究

盾叶薯蓣(Dioscorea zingiberensis Wright)根状茎与地上部分各元素的含量明显不同,根状茎中含镍、铁、磷、铝量远高于地上部分,镁、钙、锰量远低于地上部分;盾叶磐蓣对钾、锌、铁等元素的吸收量大于农作物;根状拳与地上部分的比值(R2／U2)较大;大量元素在根状茎中的含量(A)及地上部分含量(B)的大小排序差别较大,微量元素含量A、B值的大小排序完全一致。盾叶薯蓣根状茎的皂素平均含量为2．87％,皂素含量与土壤有机质、全氮、全磷、全钾、有效铁、有效锌含量关系密切。薯蓣皂素含量高的盾叶薯蓣集中分布在大巴山北坡东段化龙山脉一线。     

Isolation and Indentification of Steroidal Saponins from Dioscorea zingiberensis Wright

Four known steroidal compounds were isolated from the rhizomes of Dioscorea zingiberensis Wright gathered from Hubei Province. Their structures were identified by means of spectroscopic analyses as Epi-smilagenin[Ⅰ]; 3-O-(β-D glucopyranosyl) diosgenin[Ⅱ]; 3-O-[β-D-glucopyranosyl (1→ 4)-β-D-glucopyranosyl-diosgenin[Ⅲ]; 3-O {β-D glucopyranosyl (1→ 3)-[α-L-rhamnopyranosyl (1 →2)]-β-D glucopyranosyl} diosgenin [Ⅳ].     

盾叶薯蓣类原球茎发育的形态解剖学观察

为探讨盾叶薯蓣类原球茎形态建成的发育机理及植株移栽成活率高的原因,对盾叶薯蓣离体培养条件下形成类原球茎的形态发生过程进行形态学和石蜡切片组织学观察,并与不定芽的发生进行比较。结果表明：类原球茎是由愈伤组织中致密的卵圆形胚性细胞团分化出芽原基和鳞片叶,随后出现初生增厚分生组织和原形成层（维管束原）,其类原球茎形态建成。不定根的发生为内起源,其维管组织与类原球茎的维管组织相连接,故移栽成活率高。而不定芽为愈伤组织表面的胚性细胞分裂产生的分生细胞团分化而来,其不定根通常发生在茎基部形成的愈伤组织表面,故不易成活。