山黧豆毒素β-ODAP的生态学功能及应用

山黧豆是一种具有广谱抗逆性且营养丰富的豆科作物,但其含有β-N-草酰-L-α,β-二氨基丙氨酸(β-N-oxalyl-L-α,β-diaminopropionic acid, β-ODAP)神经毒素,人畜长期大量食用会导致神经性中毒,因此限制了山黧豆种质资源的利用.本文综述了干旱胁迫下山黧豆毒素β-ODAP对植株渗透调节和生长调节的影响,以及β-ODAP的分析方法、毒理机理和实用价值方面的研究进展,并对低毒和无毒品种选育策略进行了总结.干旱胁迫下,山黧豆合成大量毒素β-ODAP,其含量随胁迫程度增强而逐渐升高.β-ODAP可为植株生长和种子发育提供氮源,并积极参与清除活性氧过程,作为小分子可溶性氨基酸参与渗透调节,作为锌离子转运体参与根瘤发育.而含硫氨基酸(甲硫氨酸和半胱氨酸)含量升高可使山黧豆毒性显著降低.近年来,在山黧豆种质资源收集、杂交育种,以及通过组织培养和基因操作等技术进行低毒或无毒山黧豆品种选育方面做了大量工作.β-ODAP可通过破坏细胞内Ca²⁺稳态和作为谷氨酸类似物引发兴奋性中毒,但在止血和抗肿瘤等方面有重要的药用价值.     

6个山黧豆品种的β-ODAP含量与蛋白酶抑制剂活性及其关系分析北大核心CSCD

山黧豆(Lathyrus spp.)种质资源评价与筛选长期聚焦于获得低β-N-草酰-L-α,β-二氨基丙酸(β-N-oxalyl-L-α,β-diaminopropionicacid,β-ODAP)含量或低蛋白酶抑制剂活性的品种。为了研究β-ODAP含量与蛋白酶抑制剂活性之间的潜在关系,该研究利用SDS-PAGE、酶活检测和相关性分析等方法对家山黧豆(L.sativus)、扁荚山黧豆(L.cicera)等6个山黧豆品种的蛋白酶抑制剂活性、β-ODAP含量及二者之间的关系进行了分析。结果表明:(1)不同山黧豆品种的醇溶蛋白和可溶蛋白电泳图谱呈现出显著的差异。(2)不同山黧豆种子的胰蛋白酶抑制剂活性介于100~190 TIU之间,胰凝乳蛋白酶抑制剂活性介于5~9 CIU之间。(3)β-ODAP含量与丝氨酸乙酰基转移酶活性的皮尔逊相关系数可达0.76,呈显著正相关关系。(4)山黧豆转录组数据(SRP145030)中的β-ODAP生物合成关键基因与Bowman-Birk蛋白酶抑制剂(Bowman-Birk inhibitor, BBi)基因表达水平呈显著负相关关系。该研究结果为进一步探讨分析山黧豆β-ODAP和BBi生物合成的调控与平衡,改善山黧豆的含硫氨基酸水平等奠定了基础。     

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。     

山黧豆属作物在土耳其的栽培与利用状况北大核心CSCD

众所周知,山黧豆起源于巴尔干半岛并传播到世界各地。在土耳其,山黧豆属作物有73个分类群(约1/3为地方特有种),在全国各地均有分布种植,但主要集中在黑海中部、东南部和安纳托利亚东部地区。该文介绍了山黧豆属作物在土耳其全国的分布和在局部地区的食用、观赏等资源利用和保存情况。通常,不同国家人民会因为文化差异形成不同的饮食习惯,但山黧豆大多被用于制作汤、面包或其他咸点。山黧豆的栽培技术则因地制宜,土耳其在边缘土地上进行旱作种植,中国和印度部分地区多采用轮作种植方法等。作为一种极“小众”的作物,山黧豆研究工作的从业人员极少,而且缺乏大型联合研究项目。因此,需要联合化学、表型和分子分析等方法,以保护世界各地包括土耳其在内的地方种质资源,尤其是培育适合土耳其、中国等世界各国的食饲兼用型低β-ODAP品种。总之,选育低β-ODAP或不含β-ODAP的山黧豆品种将有助于丰富人类在食用、饲用和观赏等方面的物种资源利用。     

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AAE超家族基因的鉴定及LsAAE3的酶活检测

【目的】为研究山黧豆（Lathyrus sativus L.）草酰辅酶A合成酶在三七素（β-N-草酰-L-α,β-二氨基丙酸,β-N-oxalyl-L-α,β-diaminopropionic acid,β-ODAP）生物合成途径中的作用。【方法】研究利用AMP结合结构域隐马尔科夫模型在山黧豆基因组中鉴定了酰基激活酶超家族（acyl-activating enzyme superfamily,AAE）基因,在此基础上,克隆了山黧豆草酰辅酶A合成酶基因LsAAE3,采用多序列比对、原核表达及酶活检测等方法分析LsAAE3基因功能。【结果】结果表明：山黧豆中至少存在22条AAE家族基因;系统发育分析表明,LsAAE3与拟南芥AtAAE3等聚为一支,隶属于酰基辅酶A合成酶家族。基因克隆及序列分析表明,LsAAE3基因cDNA全长为1 566 bp;LsAAE3和AtAAE3的保守结构域类似,均含有AMP结合位点、CoA结合位点、AAE保守结构域。SDS-PAGE检测表明,所获融合蛋白条带单一,大小在56 KD左右;利用His标签抗体进行Western blot分析发现,诱导后和纯化的融合蛋白均能检测到特征条带,说明所获融合蛋白为LsAAE3。体外酶活检测表明,LsAAE3具有草酰辅酶A合成酶活性,其活性发挥依赖于ATP、镁离子。【结论】研究在全基因组水平鉴定了山黧豆AAE超家族基因,并验证了LsAAE3具有草酰辅酶A合成酶活性,为进一步分析山黧豆LsAAE3在β-ODAP生物合成过程中的功能奠定基础。     

用121MB型氨基酸分析仪测定山黧豆中的毒素

山黧豆(Lathyrus sativusl)适应性强,含蛋白质25％,高于小麦。近年来在世界一些干旱地区种植面积不断扩大。因山黧豆中含有毒素β-草酰氨基丙酸(βOAA),所以国内外对选育低毒山黧豆品种、去毒及βOAA的测定方法做了不少研究;测定βOAA多采用纸层析比色法。本文介绍用121 MB型氨基酸分析仪测定βOAA,其优点是测定小肽化合物不会污染层析柱。 1.原理βOAA属双肽化合物,溶于水、酒精、柠檬酸缓冲液中,水溶液呈酸性,可用阳离子交换     

水分胁迫下山黧豆多胺代谢与 β-N-草酰-L-α ,β-二氨基丙酸积累相关性的研究

为了研究水分胁迫下山黧豆 (LathyrussativusL .)叶片中多胺代谢与 β_N_草酰_L_α,β_二氨基丙酸 (ODAP)积累的相关关系 ,利用聚乙二醇 (PEG)对山黧豆幼苗进行水分胁迫处理 ,同时加入腐胺 (Put) ,α_二氟甲基精氨酸(DFMA)和Put DFMA。实验结果表明 ,随PEG处理时间的延长 ,山黧豆幼苗叶片中Put、亚精胺 (Spd)和精胺 (Spm)含量逐渐增加 ,特别是Spm含量增加显著 ,同时ODAP逐渐积累 ;在PEG处理的同时 ,加入Put使得Put、Spd含量显著增加 ,但对Spm影响不大 ,同样对ODAP含量影响也较小 ;加入DFMA可显著抑制Put、Spd、Spm的积累 ,同时也抑制了ODAP的积累 ;加入Put DFMA ,Put可以部分地减缓DFMA对两种内源多胺 (Put和Spd)合成的抑制作用 ,但对Spm所受DFMA的抑制作用影响不大 ,这时ODAP的积累也受到抑制。由此可见 ,水分胁迫对山黧豆幼苗叶片中多胺特别是Spm含量的增加与ODAP的积累密切相关。     

水分胁迫下山黧豆多胺代谢与β—N—草酰—L—α,β—二氨基丙酸？…

为了研究水分胁迫下山黧豆（Ｌａｔｈｙｒｕｓ ｓａｔｉｖｕｓ Ｌ．）叶片中多胺代谢与β－Ｎ－草酰－Ｌ－α,β－二氨基丙酸（ＯＤＡＰ）积累的相关关系,利用聚乙二醇（ＰＥＧ）对山黧豆幼苗进行水分胁迫处理,同时加入腐胺（Ｐｕｔ）,α－二氟甲基精氨酸（ＤＦＭＡ）和Ｐｕｔ＋ＤＦＭＡ。实验结果表明,随ＰＥＧ处理时间的延长,山黧豆幼苗叶片中Ｐｕｔ、亚精胺（Ｓｐｄ）和精胺（Ｓｐｍ）含量逐渐增加,特别是Ｓｐｍ含量增加     

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。     

山黧豆活性成分β-ODAP的检测方法研究进展北大核心CSCD

β-N-草酰-L-α,β-二氨基丙酸(β-N-oxalyl-L-α,β-diaminopropionic acid,β-ODAP)是山黧豆中的一种重要非蛋白氨基酸,与三七中的三七素为同一种次生代谢物,具有止血、兴奋神经、抗菌等多种生物活性。自20世纪60年代和80年代在山黧豆等豆类和三七等植物中分别发现β-ODAP以来,科研工作者建立了多种检测方法。该文对近年来国内外有关检测β-ODAP的传统分析法、高效液相色谱法(HPLC)、色谱-质谱法(GC/LC-MS)、毛细管电泳法及酶学分析法等的基本原理及应用研究进展进行了综述,这些检测方法各有所长,具体选择依实验条件和实验目的而定。其中,柱前衍生化高效液相色谱法是目前应用最广泛的方法,高成本同位素内标的LC-MS则被誉为“金标准”。但特异、快速和低成本的检测方法一直是人们的追求目标,因而进一步完善酶传感器技术是β-ODAP检测领域在将来的主要研究方向。     

60Coγ射线与EMS复合处理对山黧豆抗氧化酶活力及ODAP含量的影响

1　引　　言山黧豆抗寒、抗旱、耐贫瘠 ,尤其适于干旱、半干旱地区种植 .但山黧豆中含有的毒素 β ＯＤＡＰ会导致下肢瘫痪 .由于这个原因限制了山黧豆的大面积栽培 .我们采用 60 Ｃｏγ射线和ＥＭＳ单因子、复因子诱变的方法选育丰产、低毒、无毒山黧豆新品系 .近年来对生物辐射敏感性的研究表明 ,其抗性除与本身ＤＮＡ损伤修复能力有关外 ,还与体内所含防护物质有关 ,ＳＯＤ、ＰＯＤ、ＣＡＴ即是重要的保护物质 .关于抗氧化酶活性与辐射剂量、诱变剂浓度关系的研究很少 ,因此本实验对山黧豆成苗率、抗氧化酶活性、和 β ＯＤＡＰ含量进行…     

山黧豆根系对H2O2诱导氧化胁迫的生理应答

以水培7d苗龄的山黧豆幼苗为材料,向水培溶液中施加不同浓度H2O2处理山黧豆幼苗24h,分析山黧豆根系受氧化胁迫的程度与抗氧化系统的应答特征,以揭示山黧豆对氧化胁迫的耐受机制。结果显示:(1)随外源H2O2处理浓度的不断增加,山黧豆幼苗侧根的数目无显著变化,而其根的鲜重则显著降低。(2)同时,根系组织的内源H2O2染色范围和程度显著增高,但根尖区域始终保持较低水平的H2O2;相反,O-·2染色范围和程度明显减少,根尖区域却始终保持较高水平的O-·2。(3)同期根系抗坏血酸(ASC)含量及过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)与抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性均表现出了先升高后降低的趋势,而超氧化物歧化酶(SOD)一直表现为持续上升的趋势。研究表明,在外源H2O2胁迫条件下,山黧豆根系O-·2的积累可能与其生长和活力呈正相关,而根系H2O2的积累则与其受氧化胁迫程度呈正相关;低浓度的H2O2处理可以提高山黧豆抗氧化系统对体内活性氧的清除能力。     

交替灌溉对山黧豆叶片气体交换和土壤水分以及产量指标的影响

改变土壤根系的分布以汲取深层土壤水分的能力是植物避免干旱的主要策略。山黧豆是一种抗逆性强的豆类作物,该研究通过起垄条播控制性沟灌的方式,设置传统灌溉(FI)、交替灌溉(PRD,灌水量减少50%)和不灌溉(NI)3种处理模式,探索不同灌溉模式对播种后不同时期山黧豆土壤水分、根系分布、叶片气体交换、水分利用效率和籽粒产量的影响。结果表明：(1)在FI、PRD和NI处理下,山黧豆的根系分别有89.8%、86.9%和84.9%生长在0~20 cm的表层土壤中;干旱胁迫使PRD和NI处理下深层土壤中根系的比例提高至13.05%和15.07%。(2)在整个生育期内,土壤干旱显著降低了山黧豆叶片的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度;在种植后60 d时,PRD和NI处理下叶片的瞬时水分利用效率分别较FI处理显著提高了21.4%和14.9%。(3)干旱胁迫显著降低了山黧豆植株高度、第一豆荚高、平均结荚数和豆粒数以及地上部和根系的干重,但显著增加了根冠比;PRD处理对豆荚长度、豆荚重和每荚豆粒重没有显著影响;PRD和NI处理下山黧豆平均籽粒产量分别比FI处理显著降低了53%和63%。研究发现,在干旱胁迫条件下,山黧豆能够通过提高深层土壤中根系的比例、更多吸收深层土壤水分、显著增加根冠比以及显著提高生殖生长期叶片的瞬时水分利用效率,减轻干旱胁迫对自身生长的影响。该研究结果可为山黧豆在旱区推广种植提供理论依据。     

山黧豆(Lathyrus sativus L.)苗菜用品种的筛选与评价

针对山黧豆苗菜用特性评价体系不完善和优良品种鉴别不明确的现状,收集我国不同地区的29份山黧豆品种资源作为供试材料,模拟中农绿谷芽苗菜研究院山黧豆苗的培育工艺与条件,根据山黧豆及山黧豆苗的8项性状指标,采用基本统计量分析、K-均值聚类分析和相关性分析对山黧豆苗菜用特性进行初步评价。结果表明,各性状中苗菜产出量的变异最大,变异系数为24.42%。29份山黧豆品种资源可划分为5个类群。其中一类具有小粒、高苗菜产出量、高可溶性蛋白含量、高VC含量的特征。苗长与苗菜产出量和种皮的光滑程度极显著正相关;苗菜产出量与品种种皮光滑程度极显著正相关,与百粒重显著负相关。本研究显示,鉴定与评价山黧豆品种苗菜用特性优劣时,应重点考虑苗菜产出量并兼顾营养品质和感官品质,优先筛选苗菜产出量≥1.01的品种作为芽用备选资源。初步筛选出甘肃张掖山黧豆、白香山黧豆、阿杂山黧豆-2共3份优异资源,供进一步研究。     

翻压山黧豆绿肥与氮肥减施对水稻生长及其养分吸收与产量的影响

为探明种植翻压山黧豆绿肥与减施氮肥下的水稻生产潜力,通过3年田间定位试验,设置冬闲+不施肥(NF)、山黧豆绿肥(GM)、冬闲+常规氮肥(100%N,CK)、山黧豆绿肥+80%常规氮肥(GM+80%N)、山黧豆绿肥+70%常规氮肥(GM+70%N)、山黧豆绿肥+60%常规氮肥(GM+60%N)6个处理,研究不同处理对水稻生长、养分吸收及产量的影响。结果表明：(1)与CK相比,翻压山黧豆绿肥并减施氮肥处理均能够显著提升水稻株高、增加水稻分蘖数、提高水稻干物质积累量,其中以GM+70%N施肥处理提升效果最为明显。(2)GM+70%N施肥处理下,不同生育时期水稻株高、有效分蘖数分别较对照常规施肥(100%N)提升了13.32%~ 15.73%和33.98%~59.47%,水稻干物质积累量提高了23.19%~144.18%,且随着生育时期的推进增加速率依次降低。(3)种植翻压山黧豆绿肥并减施氮肥处理下水稻产量均有所提高,其中GM+70%N和GM+80%N处理显著提高,增产分别达13.84%,7.25%,且GM+70%N处理下水稻植株和籽粒养分吸收更为全面。研究发现,种植翻压山黧豆并适量减施氮肥能有效促进水稻生长和养分的吸收积累,显著提高水稻产量,说明翻压山黧豆绿肥可替代稻田30%~40%的氮肥施入量,并可在避免水稻旺长的同时实现水稻高产,是四川水稻种植较好的耕作措施。     

三七素检测方法研究进展

三七素是中药三七的止血活性成分,也存在于山黧豆等植物中,称山黧豆神经毒素,其化学成分为β-N-草酰-L-α,β-二氨基丙酸,属非蛋白游离氨基酸。本文从传统氨基酸分析、气相、液相色谱及其色谱-质谱联用、毛细管区带电泳、流动注射等方面综述了三七素的分析检测方法,并对相关技术进行了评述,为合理选择三七素检测手段提供参考。     

山黧豆β 腈基丙氨酸合成酶基因LsCAS的原核表达及蛋白聚合状态分析

该研究从山黧豆种子萌发6 d后的幼苗根中扩增到β 腈基丙氨酸合成酶基因(LsCAS)的CDS序列,并构建pGEX2T LsCAS表达载体;经诱导表达后,通过GST亲和层析进行LsCAS蛋白纯化,并利用GST标签抗体和大豆半胱氨酸合成酶(Cysteine synthase,CS)抗体对纯化蛋白进行Western blot验证;纯化后的LsCAS蛋白经凝血酶切除GST标签抗体后,利用凝胶过滤预装柱Superdex 200 Increase 10/300 GL分析判断分子量。结果显示：(1)山黧豆LsCAS基因的CDS序列为1 035 bp,编码344个氨基酸;其编码的蛋白质具有典型的CBS like 蛋白功能结构域胱硫醚β 合酶(CBS)和半胱氨酸合成酶(CS)。(2)成功构建LsCAS基因的原核表达载体pGEX2T LsCAS并进行蛋白纯化;SDS PAGE检测表明,所获融合蛋白条带单一,大小在64 kD左右;Western blot分析发现,诱导后的菌体蛋白和纯化后的重组蛋白中均能检测到特征条带,说明所获融合蛋白为山黧豆LsCAS蛋白。(3)纯化的山黧豆LsCAS蛋白在412 nm的特征吸收峰显示,LsCAS隶属于磷酸吡哆醛(PLP)依赖的半胱氨酸合成酶家族;分子排阻试验证实山黧豆LsCAS为PLP依赖性蛋白酶,可能以四聚体方式发挥作用。研究结果为进一步探讨山黧豆LsCAS的调控及其功能奠定了基础。     

三七素检测方法研究进展

三七素是中药三七的止血活性成分,也存在于山黧豆等植物中,称山黧豆神经毒素,其化学成分为β-N-草酰-L-α,p二氨基丙酸,属非蛋白游离氨基酸.本文从传统氨基酸分析、气相、液相色谱及其色谱-质谱联用、毛细管区带电泳、流动注射等方面综述了三七素的分析检测方法,并对相关技术进行了评述,为合理选择三七素检测手段提供参考.     

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。