铁皮石斛SPL膜结合(STM)转录因子的全基因组鉴定及表达分析

SPL转录因子广泛参与植物生长发育、胁迫响应等过程。目前,没有关于铁皮石斛SPL膜结合(SPL with transmembrane motif)转录因子即STM转录因子的研究。为了探究STM转录因子在铁皮石斛生长发育及胁迫响应等方面的作用,该文在铁皮石斛全基因组水平鉴定出4个STM转录因子,并对DoSTM基因家族成员进行生物信息学分析,又利用逆转录PCR研究了DoSTM在不同组织部位及不同逆境处理下的表达情况。结果表明:(1)DoSTM1-4为亲水蛋白,均具有SBP保守结构域和一些激素响应位点。(2)4个DoSTM在根茎叶中均有表达,DoSTM2在叶中的相对表达量最低; DoSTM1/3/4的相对表达水平均无明显差异。(3)DoSTM1-4在低温、高温、干旱胁迫下的相对表达水平都有显著变化,DoSTM1/3/4的表达量降低最为明显,故推测DoSTM与植物体内激素响应、温度变化响应及抗旱性有关。这些结论为后续进一步开展铁皮石斛STM转录因子的研究提供了参考。     

铁皮石斛多糖累积规律研究进展(综述)

铁皮石斛为我国名贵中药材,药用价值独特。在铁皮石斛的众多药用成分中,多糖是主要的有效成分。本文综合近年来国内外在铁皮石斛多糖累积规律方面的研究,从种质资源、生理时期与部位、栽培技术及组织培养等方面阐述铁皮石斛多糖累积的影响因素,为铁皮石斛高多糖品种的选育及栽培技术提供资料。     

金钗石斛中一个新的木防己毒烷型倍半萜

为了解金钗石斛乙醇提取物正丁醇部位的化学成分,通过硅胶、凝胶、反相硅胶和高效液相等各种色谱技术进行分离纯化得到3个化合物,并根据核磁共振、质谱等波谱手段确定其结构分别为2,11-epoxy-11,13-dihydroxypicrotoxano-3(15)- lactone (1)、2,4,6-三甲氧基苯-1-O-β-d-葡萄糖苷 (2)和3-methylbutan-1-ol β-d-glucopyranoside (3)。其中化合物1是一个新的木防己毒烷型倍半萜,该类化合物是金钗石斛中具有代表性的倍半萜类型。所有化合物均没有α-葡萄糖苷酶和酪氨酸酶抑制活性,同时化合物1也没有神经保护活性。     

兰科菌根真菌对铁皮石斛光合性能及pepc基因表达的影响

为了阐明兰科菌根真菌对铁皮石斛光合作用的影响及机制,采用盆栽方式研究了兰科菌根真菌对铁皮石斛幼苗生长的影响,并分析了叶片中叶绿素含量、光合参数、叶绿素荧光参数以及pepc基因表达的变化。结果表明：（1）兰科菌根真菌促进了铁皮石斛幼苗生长,接种兰科菌根真菌的铁皮石斛的株高、根重、茎叶重和总生物量分别是未接种对照组的1.21、1.54、1.71和1.68倍;而且可显著提高叶片中叶绿素含量、叶片净光合速率（P_n）、蒸腾速率（G_s）和气孔导度（T_r）。（2）接种兰科菌根真菌的铁皮石斛叶片潜在光化学效率（F_v/F₀）、最大光化学效率（F_v/F_m）、光化学猝灭系数（q_P）、非光化学猝灭系数（q_N）、实际光化学反应量子效率（Yield）和表观光合电子传递速率（ETR）均高于未接种对照组。（3）菌根真菌能促进pepc基因的表达,增强PEPC活性,提高铁皮石斛叶片的光合碳同化能力。研究表明,菌根的形成可以提高铁皮石斛叶片光合性能和pepc基因的表达水平,促进铁皮石斛幼苗的生长。     

天然有机物对铁皮石斛原球茎生长及有效成分的影响

为铁皮石斛原料药的生产提供一种新方法。以MS为基本培养基,探讨天然有机附加物与培养时间对铁皮石斛原球茎(PLBs)生长及主要药用成分石斛多糖和总生物碱的影响。研究结果表明:在添加不同浓度土豆汁的培养基中,以250 g/L效果最好,其干物率和多糖含量均在30天时达最大值,分别为8. 944%和17. 921%,增殖率在培养50天时最高,为1 028. 94%,而总生物碱含量在40天时积累最多,达0. 031 61%。增殖率、多糖和总生物碱含量均显著高于添加激素的对照组。添加番茄汁的培养基中各指标变化与土豆汁的类似,但原球茎长势差,颜色泛黄,增殖能力较添加土豆汁的差。综上,MS+250 g/L土豆汁+30 g/L蔗糖+7 g/L琼脂条有利于铁皮石斛PLBs生长和有效成分的积累,可考虑作为石斛多糖和石斛碱的生产来源,对铁皮石斛主要药用成分的生产具有重要的实践意义。     

低温和外源NO对铁皮石斛原球茎多糖合成的影响

以铁皮石斛(Dendrobium officinale)原球茎为材料,研究了低温(4℃)、外源NO(NO供体SNP)以及NO清除剂(cPTIO)和一氧化氮合酶抑制剂(PBITU)对铁皮石斛原球茎中NO含量、蔗糖合成酶(SS)活性、多糖含量以及蔗糖、果糖、葡萄糖等糖含量的影响,以明确低温和內源NO在多糖合成中的关系。结果显示:(1)4℃低温处理下,铁皮石斛原球茎中NO含量显著上升,SS活性升高,蔗糖、果糖和葡萄糖含量增加,多糖含量也得到提高;SNP(0.5mmol·L-1)处理与4℃低温处理具有相似的效果;且低温诱导的铁皮石斛原球茎中SS活性提高和多糖含量的增加时期均在NO大量产生之后、蔗糖的积累早于果糖和葡萄糖。(2)4℃低温+SNP组合处理能够显著提高铁皮石斛原球茎中SS活性、NO含量以及蔗糖、果糖、葡萄糖和多糖含量,它们分别比对照组显著高出了68.04%,96.20%,60.69%、45.64%、66.90%和67.03%,且比低温和SNP单独处理效果都好。(3)PBITU能够部分抑制低温诱发铁皮石斛原球茎中产生NO,抑制率达到77.15%;同时还抑制了低温对铁皮石斛原球茎中SS活性、多糖合成和蔗糖、果糖、葡萄糖积累的促进作用。(4)SNP+cPTIO和4℃+cPTIO处理组中铁皮石斛原球茎SS活性和蔗糖、果糖、葡萄糖、多糖含量及NO水平,且与对照组差异不显著。研究表明,低温和外源NO对铁皮石斛原球茎多糖的合成均具有促进作用,并且低温可诱导铁皮石斛原球茎产生NO,SS活性提高和多糖含量增加与NO产生相关,说明NO是诱导铁皮石斛原球茎多糖合成所必需的信号分子。     

6-BA和GA_3对盐胁迫下红杆铁皮石斛幼苗生理生化影响

以红杆铁皮石斛Dendrobium officinale为材料,研究植物生长调节剂6-苄氨基腺嘌呤(6-BA)和赤霉素(GA3)对其幼苗在Na Cl胁迫下的生理生化影响。结果表明,盐胁迫下,低浓度6-BA和GA3处理均可不同程度地提高红杆铁皮石斛幼苗的茎生长率,抑制根的伸长,且GA3抑制效果大于6-BA;随着6-BA浓度增加,盐胁迫下红杆铁皮石斛叶片叶绿素含量降低,类胡萝卜素含量则呈先升后降的趋势,而较高浓度GA3(4.0 mg·L-1)处理同时提高叶绿素和类胡萝卜素含量;低浓度6-BA(2.0 mg·L-1)处理能提高红杆铁皮石斛叶片可溶性糖含量,相同浓度GA3处理则降低可溶性糖含量,但高浓度GA3处理的可溶性糖含量与对照无显著差异。因此,添加适当浓度的植物生长调节剂能提高光合色素及可溶性糖的合成与积累,从而缓解盐胁迫对红杆铁皮石斛植株的伤害。     

异叶三宝木的二萜成分及抗菌活性研究

为研究异叶三宝木(Trigonostemon heterophyllus)的二萜成分及其抗菌活性,采用硅胶柱层析、凝胶柱层析、高效液相色谱对萃取物进行分离纯化,结合现代波谱技术对所得化合物进行结构鉴定,并通过牛津杯法和2倍稀释法检测化合物对革兰氏阴性菌大肠杆菌(Escherichia coli)以及革兰氏阳性菌肺炎双球菌(Pneumococcus)的生长抑制活性和MIC值。从异叶三宝木中分离得到了6个化合物,包括5个二萜类, 1个木脂素类,分别鉴定为trigonochinene E (1)、neoboutomannin (2)、6,9-O- dedimethyltrigonostemone (3)、stelltian B (4)、3,4-secosonderianol (5)、biondinin A (6)。化合物1、2、3、5对大肠杆菌有抑制作用,MIC值分别为9.375、18.75、18.75、18.75 μg/mL。化合物2、3、4、6为首次从该种植物中分离得到,化合物4为首次从该属植物中分离得到。除化合物4外,其他化合物都有一定的抗菌活性,且化合物1、2、3对大肠杆菌抑制作用强于阳性对照硫酸卡那霉素。     

铁皮石斛体细胞胚胎发生类受体激酶基因DoSERK的克隆和表达分析

为了解铁皮石斛(Dendrobium officinale)中的体细胞胚胎发生类受体激酶基因DoSERK 的功能,在转录组测序数据的基础上克隆了DoSERK 的全长cDNA。结果表明,DoSERK 与其他植物的SERK 高度同源,编码633 个氨基酸。生物信息学分析表明,DoSERK蛋白为亲水蛋白并定位于质膜,具有1 个信号肽、1 个富脯氨酸区域、1 个跨膜区、5 个富亮氨酸重复序列以及1 个保守的蛋白激酶活性结构域,属于SERK 蛋白家族成员。系统进化树分析表明,DoSERK 与同为兰科植物的文心兰(Cyrtochilum loxense)以及卡特兰(Cattleya maxima)的SERK 亲缘关系最近。组织表达分析表明,DoSERK 在铁皮石斛中广泛表达,以幼嫩小苗根部的表达量最高。这些说明DoSERK 除了可能参与铁皮石斛体胚发生过程以外,还参与其他生长发育过程。     

酶法提取铁皮石斛多糖工艺优化及对挥发性成分的影响研究

铁皮石斛具有重要的药用价值,但其资源有限,因此对其充分开发和利用具有重要的意义。本文利用α-L-鼠李糖苷酶辅助提取铁皮石斛多糖,通过对酶解温度、酶解时间及加酶量三个因素进行优化,提高铁皮石斛多糖提取率;结果显示,在酶解温度为40℃、酶解时间为1 h、加酶量为2.5%时,多糖提取率为38.4%,而不加酶处理多糖提取率仅为21.7%,酶法处理大大增加了铁皮石斛的多糖提取率。同时,运用顶空固相微萃取技术结合气相色谱质谱联用仪(HS-SPME-GC-MS)分析比较α-L-鼠李糖苷酶对铁皮石斛挥发性成分的影响;GC-MS分析表明,铁皮石斛加酶处理前后共发现31种挥发性成分,主要成分均为己醛、1-辛烯-3-醇、异薄荷醇和3-辛烯-2-酮,并且醛类化合物在加酶处理前后的样品中相对含量均最高,且加酶处理后产生6种新的挥发性成分。该研究结果表明α-L-鼠李糖苷酶的使用可显著增加对铁皮石斛多糖提取率,并为铁皮石斛挥发性成分的研究和开发利用提供一定的参考依据。     

广藿香内生真菌Ogataea sp. RW-S10次级代谢产物研究

为挖掘广藿香(Pogostemon cablin)内生真菌活性代谢产物,采用多种柱色谱分离方法从广藿香内生真菌Ogataea sp.RW-S10的次级代谢产物中分离得到7个化合物,根据波谱数据分别鉴定为ogataearin (1)、phenylalaninol (2)、对羟基苯乙酮(3)、bis(dethio)bis(methylsulfanyl) gliotoxin (4)、N-苯乙基乙酰胺(5)、lumichrome (6)和dehydroxypaxilline (7),其中化合物1为新化合物。化合物1具有α-葡萄糖苷酶抑制活性,其IC₅₀值为39.38 μmol/L。     

关于金钗石斛抗氧化损伤作用的微综述

金钗石斛（Dendrobium nobile Lindl.）为兰科（Orchidaceae）石斛属（Dendrobium SW.）植物,具有益胃生津、滋阴清热等功效。药理学研究发现金钗石斛在防治肿瘤、肝硬化、老年痴呆及抗氧化应激损伤等方面具有良好的应用前景。金钗石斛可作为天然抗氧化剂的候选药材,金钗石斛总多酚、总多糖、总黄酮、总生物碱均有不同程度的自由基清除能力。研究发现这些化合物在降低活性氧水平,增强抗氧化酶活性,激活相关抗氧化通路,以及保护蛋白质、DNA、脂质免受氧化损伤等方面具有重要作用。对近年来发表的有关金钗石斛主要活性化合物抗氧化损伤作用的文献进行了综述,旨在为后续金钗石斛的开发应用提供参考。     

喙尾琵琶甲肠道来源链霉菌(Streptomyces sp.)BPA71次级代谢产物的分离鉴定及其生物活性评价

【背景】昆虫是世界上种类最多、肠道菌群资源最丰富且多样的动物类群之一。昆虫肠道微生物具有产生活性次级代谢产物的能力,是活性天然产物的重要来源。【目的】研究药用昆虫喙尾琵琶甲(Blaps rynchopetera)成虫肠道来源链霉菌(Streptomyces sp.) BPA71的次级代谢产物及其生物活性。【方法】利用正相硅胶柱色谱、葡聚糖凝胶Sephadex LH-20柱色谱等方法分离纯化该菌株的发酵粗提物,采用牛津杯法进行抗菌活性追踪,确定抗菌活性部位,通过ESI-MS、NMR等波谱数据分析对化合物结构进行鉴定,采用微量肉汤稀释法测定最低抑菌浓度(minimal inhibitory concentration, MIC),采用MTS法测定抗肿瘤活性。【结果】从Streptomyces sp. BPA71的固体发酵提取物中共分离得到4个已知化合物,通过对比核磁数据确定为糠酸甲酯(1)、吡咯甲酰胺A (2)、吡咯甲酰胺B (3)和吲哚-3-乙酸甲酯(4)。抗菌活性结果显示化合物2具有广谱抗菌活性。此外,化合物2对宫颈癌细胞HeLa、肺癌细胞A549、肝癌细胞SMMC-7721、乳腺癌细胞MDA-MB-231和结肠癌细胞SW480这5株肿瘤细胞均有明显的抑制活性。【结论】喙尾琵琶甲肠道来源Streptomyces sp. BPA71可产生丰富的生物活性物质,该研究结果为进一步挖掘喙尾琵琶甲肠道链霉菌的活性天然产物奠定了基础,同时丰富了人们对喙尾琵琶甲肠道微生物的认识。     

大叶山楝根化学成分与细胞毒活性的研究

为了解大叶山楝(Aphanamixis grandifolia Bl.)根中的抗肿瘤活性成分,利用各种色谱技术从其95% 乙醇提取物中分离得到9 个化合物,经波谱分析分别鉴定为:7-hydroxycadalene (1)、dregeana-1 (2)、4-oxopinoresinol (3)、4-ketopinoresinol (4)、6-deoxyjacareubin (5)、schleicheol 1 (6)、豆甾醇 (7)、β-谷甾醇 (8)和胡萝卜苷 (9).其中化合物1~6 为首次从山楝属植物中分离得到,并首次报道了化合物1的碳谱数据.生物活性测试结果表明,化合物1和5对慢性髓原白血病细胞K562 有生长抑制活性,化合物1、5 和6 对人胃癌细胞SGC-7901 有生长抑制活性.     

鹿衔草内生真菌Penicillium solitum次生代谢产物的分离鉴定与神经保护活性筛选

【背景】鹿衔草(Pyrola incarnata Fisch)化学成分丰富,而且具有多种药理活性,在食品、医药领域得到广泛应用,但尚未见其内生真菌次生代谢产物的相关报道。【目的】对鹿衔草内生真菌Penicillium solitum (P.solitum)的次生代谢产物进行分离鉴定,筛选出具有抗神经炎症的活性成分。【方法】采用柱层析和制备型高效液相色谱对鹿衔草内生真菌P.solitum次生代谢产物进行分离和纯化,通过核磁共振和高分辨质谱进行结构鉴定,利用反向分子对接技术筛选出抗神经炎症活性的化合物,采用脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)诱导的BV-2细胞炎症模型进行验证。【结果】从鹿衔草内生真菌P.solitum次生代谢产物中分离鉴定出12个化合物,分别为cyclopenin (1)、dehydrocyclopeptin (2)、viridicatin (3)、对羟基苯甲酸(4)、吲哚乙酸(5)、methyl compactin (6)、cyclopeptine (7)、cyclopenol (8)、原儿茶酸(9)、viridicatol (10)、N-[2-(3-indolyl) ethyl]malonamic acid (11)和solitumidine A (12)。分子对接结果显示化合物11与炎症相关的丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)信号通路中p38丝裂原活化蛋白激酶(p38 mitogen-activated protein kinase,简称p38)和细胞外信号调节激酶1(extracellular regulated protein kinase 1,ERK1)有较高的结合活性。BV-2细胞实验表明,化合物11 (10、20μmol/L)能显著提高BV-2细胞存活率,并有效抑制炎症因子(肿瘤坏死因子-α、白介素-1β、白介素-6)和一氧化氮的释放。【结论】化合物11是新天然产物,具有抗神经炎症活性,其作用机制可能与抑制MAPK信号通路中p38和ERK蛋白的表达有关。     

水稻OsZAT12基因响应非生物胁迫和植物激素的研究

C2H2锌指蛋白是真核生物体内一类重要的转录因子,在植物生长发育和应对非生物胁迫方面具有重要作用。实验室前期克隆了水稻C2H2锌指蛋白OsZAT12,该基因在水稻根中特异表达,定位于细胞核,异源过表达OsZAT12的拟南芥植株矮小。为进一步研究OsZAT12在水稻中的功能,该文分析了OsZAT12的启动子元件和转录活性,并采用qRT-PCR技术分析OsZAT12在非生物胁迫和植物激素处理下的响应模式。结果表明:(1)OsZAT12含有2个典型的C2H2锌指结构域和1个EAR motif,具有转录抑制活性,该基因的启动子中含有与非生物胁迫和植物激素相关的元件。(2)对野生型水稻进行非生物胁迫和激素处理发现,低温胁迫(4 ℃)和激素脱落酸(ABA)处理显著下调OsZAT12的表达; 而渗透胁迫(20% PEG 6 000)、激素油菜素甾醇(BR)或吲哚-3-乙酸(IAA)处理则显著上调OsZAT12的表达,这说明OsZAT12介导了水稻应对多种非生物胁迫和激素的变化。(3)利用含35S启动子的过表达载体和CRISPR/Cas9基因编辑技术分别得到纯合的OsZAT12过表达植株和OsZAT12敲除植株。(4)对过表达OsZAT12的水稻表型观察发现,相比于野生型,OsZAT12过表达植株在分蘖期、抽穗期和成熟期这3个时期的株高均显著降低; OsZAT12敲除植株的株高与野生型虽无明显差异,但每株穗数和结实率均显著低于野生型,这说明OsZAT12影响了水稻株型、穗型及结实率等农艺性状的建成。(5)实验进一步表明,过表达OsZAT12降低了水稻对外源ABA的敏感性,而OsZAT12敲除植株则相反。因此推测,OsZAT12对植株生长发育的影响可能与该基因响应多种非生物胁迫和激素信号的调控有关,该研究结果为将来利用OsZAT12进行水稻耐逆稳产分子设计育种提供了依据。     

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。     

宁夏云雾山典型草原灌丛化过程中植被和土壤演变特征

bHLH转录因子在植物类黄酮代谢过程中具有重要调控作用。该研究采用PCR方法，从‘碧香早’茶树中获得了与儿茶素含量高度负相关的CsbHLH71基因，并对其进行生物信息学分析、亚细胞定位及转录活性分析，为探究CsbHLH71基因在调控茶树儿茶素生物合成的分子机制奠定基础。结果表明：(1)通过RNA-seq测序筛选成功获得一个茶树CsbHLH71基因，该基因CDS序列全长912 bp，编码303个氨基酸；氨基酸序列第101-160位含有一个碱性螺旋-环-螺旋保守结构域，属于bHLH家族转录因子；序列对比和系统进化树结果显示，其与杜鹃花、河滨葡萄等物种的bHLH氨基酸序列有较高的相似性。(2)qRT-PCR结果显示，不同浓度微生物肥处理下茶树CsbHLH71基因的表达水平显著上调，且在1000倍处理下效果最显著，说明高浓度的微生物肥能促进茶树CsbHLH71基因的表达。(3)亚细胞定位分析表明CsbHLH71蛋白定位在细胞核。(4)转录活性分析发现，茶树CsbHLH71蛋白在酵母和烟草中均具有转录抑制活性，为转录抑制子，证实了CsbHLH71蛋白具有转录抑制剂的功能。研究推测， CsbHLH71蛋白可能负调控茶树中儿茶素积累。     

铁皮石斛茎段快繁技术的研究

通过组织培养建立铁皮石斛快繁体系,为更好利用开发铁皮石斛提供原料。以铁皮石斛茎段为外植体,研究不同种类和浓度配比的激素和天然添加物对组培过程中不定芽的诱导和丛生芽的增殖的影响,筛选出各阶段最适培养基。结果表明,不定芽诱导最适激素配比为NAA 1.0 mg/L+BA 2.0 mg/L,丛生芽增殖最适培养基为NAA 0.5 mg/L+BA 1.0 mg/L+香蕉100 g/L+活性炭100 g/L。以茎段为途径建立铁皮石斛快繁体系高效稳定的获得组培苗是可行的。     

氮源和真菌诱导子对铁皮石斛原球茎悬浮培养的影响

利用正交实验设计研究不同种类和浓度的氮源对铁皮石斛原球茎生长的影响,利用完全随机实验设计研究不同真菌诱导子对铁皮石斛原球茎生长和多糖积累的影响.结果表明硝态氮促进铁皮石斛原球茎鲜重和干重的增加( P ＜0.05);铵态氮促进铁皮石斛原球茎鲜重增加( P ＜0.05).无论鲜重还是干重,硝态氮和铵态氮的影响均不存在互作,最佳组合为:67-V培养液 100 mg/L (NH4)2SO4 800 mg/L KNO3 30 g/L蔗糖 200 g/L马铃薯提取汁.F检验的结果表明,14种真菌诱导子对铁皮石斛原球茎生物量的增加(鲜重与干重)均无显著性影响( P ＞0.05).但与对照铁皮石斛原球茎的多糖含量相比,真菌诱导子g6、g14、g5、g4处理可使其多糖含量分别提高14%、9%、6%、4%.本研究获得了有利于铁皮石斛原球茎生长的硝态氮和铵态氮的最佳搭配方案以及有利于铁皮石斛原球茎积累多糖的四种真菌诱导子,表明通过液体悬浮培养生产铁皮石斛原球茎及其多糖成分具有较好的开发应用前景.