天然居群青钱柳叶主要生物活性物质及抗氧化活性研究

【目的】青钱柳是一种集药用、材用、观赏价值于一体的多功能树种,目前市场上多用其叶制成具有保健功效的保健茶。筛选出以药用保健为目的、用于制茶的优良青钱柳种源,以更好地发挥青钱柳叶的保健功效。【方法】采用水提方法,研究33个天然居群青钱柳叶的总黄酮、总三萜和总多酚含量及其抗氧化能力,并分析各活性物质含量与抗氧化能力之间的相关性。【结果】青钱柳叶水提物的总黄酮、总三萜和总多酚含量居群间均有极显著差异。其中,总黄酮含量范围为6.79~20.91 mg/g,总三萜含量范围为15.67~44.63 mg/g,总多酚含量范围为10.53~33.04 mg/g;聚类分析结果表明,在欧氏距离为0~5时,可将青钱柳33个天然居群的总黄酮、总三萜和总多酚含量分别分为3、4和3大类群;相关分析结果表明,总黄酮、总三萜和总多酚含量之间存在极显著正相关,且青钱柳叶中这3类生物活性物质含量与1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基清除能力、2,2'-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)自由基清除能力和总还原力呈极显著相关。【结论】安徽绩溪(S2)、贵州石阡(S15)、湖北鹤峰(S19)、湖北五峰(S20)为生物活性物质含量较高及抗氧化能力较强的优良药用保健青钱柳居群。     

光质对不同家系青钱柳叶酚类物质积累及抗氧化活性的影响

【目的】光质对植物体内酚类物质的积累有着重要的影响。青钱柳作为我国特有的单种属乔木,功能多样,具有材用、药用、观赏价值。通过研究光质处理对不同家系青钱柳叶酚类物质积累及抗氧化活性的影响,为青钱柳苗期培育过程中的环境选择和进一步开发保健产品提供理论依据。【方法】在人工气候室内可控温湿度的条件下对不同家系(广西金钟山7号、广西金钟山6号、四川沐川31号、浙江安吉1号)青钱柳当年生实生苗进行白光、蓝光、绿光和红光4种光质处理,测定其叶片生物量、酚类物质含量及单株产量和体外抗氧化活性[1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、自由基清除能力和铁离子还原能力(FRAP)],并分析了抗氧化活性与酚类物质含量的相关性。【结果】除家系对总黄酮含量和单株产量无显著影响外,光质和家系及其交互作用对叶生物量、酚类物质含量和单株产量及抗氧化活性均有显著影响。总体来讲,白光处理下的青钱柳叶生物量最大,酚类物质含量、单株产量及抗氧化活性却最低;蓝光和绿光处理下的青钱柳叶具有较高的酚类含量以及抗氧化活性,但绿光处理下的叶生物量最小。因此,蓝光处理对青钱柳叶酚类物质的积累及其抗氧化能力的提高更有利。从家系层面看,安吉1号家系青钱柳的叶生物量最大,而金钟山6号家系青钱柳的叶酚类含量、酚类单株产量及抗氧化活性最高。相关性分析表明,青钱柳叶总酚及酚酸类物质含量与抗氧化活性呈显著相关(P<0.05)。【结论】光质的调控显著影响不同家系青钱柳叶酚类物质积累和抗氧化活性,蓝光处理下的金钟山6号青钱柳叶的酚类物质积累多且抗氧化能力强。研究结果可为青钱柳保健品的开发及人工林定向培育过程中的光照管理提供参考。     

不同叶色青钱柳叶片色素、多酚含量及光合特性的差异

【目的】青钱柳是多功能树种,通过比较分析两种不同叶色青钱柳叶片色素、黄酮和单宁两类多酚含量及其光合特性的差异,为青钱柳良种选育提供理论依据。【方法】按照季节动态分别采集红叶青钱柳和绿叶青钱柳的新叶和成熟叶,测定其花色素苷、叶绿素、类胡萝卜素、单宁和黄酮含量,定期测定4种类型叶的净光合速率(P_n)和PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m),并采用单因素方差分析比较不同类型叶间的差异。【结果】红叶青钱柳的新叶花色素苷含量显著高于其他3种类型叶(P<0.05),但叶绿素和类胡萝卜素含量显著低于红叶青钱柳和绿叶青钱柳的成熟叶片(P<0.05);红叶青钱柳和绿叶青钱柳的成熟叶片中的黄酮和单宁含量在多数采样时间均无显著差异(P> 0.05),但在秋季,红叶青钱柳成熟叶片的单宁含量显著高于绿叶青钱柳的成熟叶片(P<0.05);由于红叶青钱柳的新叶积累高花色素苷含量而使总叶绿素含量下降,但其P_n与绿叶青钱柳的新叶不存在显著差异(P> 0.05),红叶青钱柳和绿叶青钱柳成熟叶片的P_n也不存在显著差异(P> 0.05)。【结论】较高浓度的花色素苷是红叶青钱柳新叶呈现红色的主要原因;红叶青钱柳和绿叶青钱柳叶中单宁与黄酮的含量存在一定差异,但总体上差异不显著;红叶青钱柳新叶阶段叶多酚类物质含量较高,但在成熟叶阶段与绿叶青钱柳无显著差异(P> 0.05)。因此,红叶这一表型性状可为青钱柳药用优良单株的筛选提供一定参考,红叶青钱柳在7—8月叶片仍保持较高花色素苷含量而呈现红色,比绿叶青钱柳具有更高的观赏价值。     

青钱柳叶多糖不同组分体外降血糖及抗氧化活性研究

【目的】研究青钱柳叶多糖的体外降血糖及抗氧化活性。【方法】以对α-葡萄糖苷酶的抑制作用表示青钱柳叶多糖体外降血糖活性,以总抗氧化能力、清除DPPH自由基、羟基自由基能力和Fe²⁺螯合能力评价其体外抗氧化活性。【结果】青钱柳叶多糖各组分对α-葡萄糖苷酶均有一定的抑制作用,且呈现一定的剂量-效应关系。不同醇沉多糖组分中,50%醇沉组分对α-葡萄糖苷酶的抑制作用最强; 青钱柳叶多糖各组分均具有一定的抗氧化活性,不同醇沉组分清除DPPH自由基能力以及总抗氧化能力由强到弱依次为50% 组分、60% 组分、70%组分、80%组分,而清除羟基自由基能力以及对Fe²⁺螯合能力的强弱正好相反。【结论】青钱柳叶中含有的多糖组分具有良好的体外降血糖和抗氧化活性,可进一步加工利用。     

光质和基因型对青钱柳叶黄酮类化合物积累的影响

【目的】通过研究光质对不同基因型青钱柳叶黄酮类化合物积累的影响,为青钱柳叶用人工林定向培育提供理论依据。【方法】以4个家系(四川沐川31号、浙江安吉1号、广西金钟山6号、广西金钟山7号)的青钱柳当年生实生苗为试验材料,在人工气候室控制温度和湿度的条件下,设置LED白光、蓝光、红光和绿光4种光质处理,测定其叶片黄酮类化合物含量(总黄酮、异槲皮苷、山奈酚和槲皮素)和合成途径关键酶(苯丙氨酸解氨酶(PAL)、肉桂酸4-羟化酶(C4H)、4-香豆酰-辅酶A连接酶(4CL)和查尔酮合成酶(CHS))活性。【结果】不同光质和基因型对青钱柳叶黄酮类化合物含量和合成途径酶活性均有显著影响,且两者存在显著的交互作用(P<0.05)。总体来讲,与白光和红光相比,短波段的蓝绿光处理下的青钱柳叶黄酮类化合物含量更高。青钱柳叶总黄酮含量和异槲皮苷含量最高的为蓝光处理下的安吉1号家系,而山奈酚含量和槲皮素含量最高的为蓝光处理下的金钟山家系6号和7号。相关性分析表明,总黄酮含量与黄酮类化合物合成途径酶活性均呈现显著相关。【结论】 光质和基因型显著影响青钱柳叶黄酮类化合物含量和合成酶活性,蓝光更有助于黄酮类化合物的积累,可为青钱柳定向培育林分的光照管理提供参考。     

光质和光强对青钱柳生长和抗氧化酶活性的影响

【目的】 青钱柳是我国特有的单种属植物,具有材用、观赏和药用价值,通过研究青钱柳在不同光质和光强处理下的生理生化适应性,为青钱柳叶用人工林定向培育提供理论依据。【方法】以青钱柳当年生实生苗为试验材料,在人工气候室恒温恒湿的条件下,设置白光、红光、蓝光、绿光和紫光5种光质和低(500 μmol/(m²·s))、中(750 μmol/(m²·s))、高(1 000 μmol/(m²·s))3种光强梯度处理,测定青钱柳的生长指标和抗氧化酶活性。【结果】不同光质和光强处理对青钱柳幼苗各项生长指标和抗氧化酶活性有显著影响,且光质、光强两者存在显著的交互作用(P<0.05)。不论在何种光质条件下,青钱柳苗木的苗高、地径增长量和生物量等生长指标均随着光强的增加呈上升趋势,而SOD、POD和CAT的活性则随着光强的增加呈现下降趋势。红光和蓝光处理下的青钱柳幼苗长势最好,但抗氧化酶活性显著较低; 而绿光和紫光处理的青钱柳苗木长势较差,但抗氧化酶活性显著较高。【结论】 光质和光强显著影响青钱柳幼苗生长和抗氧化酶活性,高光强水平下的红光和蓝光对青钱柳幼苗的生长有利,可为青钱柳复合经营林分结构构建提供参考。     

冲泡条件对青钱柳茶主要内含物浸出规律的影响

【目的】青钱柳是我国特有的多功能树种,其叶制成的茶是一种重要的保健茶,研究旨在优化青钱柳茶的冲泡条件,发挥茶叶最大功效。【方法】在研究茶水质量体积比、冲泡温度、冲泡时间等单因素对青钱柳茶主要内含物质(总黄酮、总三萜和粗多糖)浸出规律影响的基础上,采用L₉(3⁴)正交设计以优化青钱柳茶冲泡的最佳条件。【结果】茶水质量体积比对青钱柳茶中总黄酮、总三萜浸出量有显著影响,冲泡时间对青钱柳茶中总黄酮、总三萜和粗多糖的浸出量均有显著影响,而冲泡温度仅对青钱柳茶中粗多糖的浸出量有显著影响(P <0.05)。通过正交试验优化出的青钱柳茶最佳冲泡条件为:茶水质量体积比1:250,70 ℃水冲泡15 min。采用该冲泡条件,青钱柳茶叶中总黄酮、总三萜和粗多糖的浸出量均达到最大值,分别为9.83 mg/g、27.46 mg/g、108.67 mg/g。【结论】冲泡条件(茶水质量体积比、冲泡温度和冲泡时间)直接影响青钱柳茶中生物活性物质的溶出,所优化出的青钱柳茶冲泡条件可科学指导饮茶,充分发挥青钱柳茶的保健作用。     

超声辅助提取青钱柳叶总三萜化合物的工艺优化

为研究青钱柳叶总三萜化合物超声辅助提取的最佳工艺条件,在考察了乙醇浓度、料液比、提取时间、提取温度、提取级数、超声功率、提取溶剂等单因素的基础上,采用L9(34)正交设计确定在多因素条件下青钱柳总三萜提取的最佳工艺。结果表明,最佳提取工艺条件为:70%的乙醇、料液比1∶40,在400 W条件下超声45 min。采用该提取方法所得青钱柳叶总三萜平均得率为2.22%。该优化工艺稳定,适合于青钱柳叶三萜类化合物的提取。     

接种AMF及施氮对滨海盐土氮矿化的影响

【目的】研究接种丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)以及施氮对滨海盐土氮素转化的影响,探究提高滨海盐土氮素供应能力的有效途径。【方法】以江苏北部滨海盐土为研究对象,采用室内培养试验方法,研究接种AMF以及不同施氮水平处理对土壤氮素矿化和氮素供给的影响。【结果】施氮对菌根侵染率具有显著促进作用(P<0.05),低氮处理(N1,施氮量为92 mg/kg)菌根侵染率达45.22%,显著高于高氮处理(N2,施氮量为184 mg/kg)的32.44%,而不施氮处理(N0)菌根侵染率仅有16.00%。在接种AMF 1 d时,低氮处理的滨海盐土铵态氮含量显著低于高氮和不施氮处理的滨海盐土(P<0.05),说明较高的菌根侵染率更有利于植物对铵态氮的吸收与同化,施氮及接种处理显著影响了滨海盐土的氨化过程(P<0.05),但并未对其产生交互作用。硝态氮含量随施氮量的增加而升高,除培养5和10 d外,其余时间点高氮处理滨海盐土的硝态氮含量显著高于低氮以及不施氮处理(P<0.05)的滨海盐土,硝化作用受施氮和接种AMF的交互作用影响。滨海盐土净氮矿化量以及净氮矿化速率在施氮处理和接种处理下差异均不显著(P>0.05),但交互作用对其产生了极显著促进作用(P<0.001)。【结论】对于滨海盐土,添加过多的氮反而抑制丛枝菌根真菌与耐盐植物共生关系的建立;施氮有利于提高滨海盐土的氮矿化作用,施氮量过高并不能对其供氮能力产生促进作用;丛枝菌根真菌与植物共生关系的建立能有效提高氮肥利用效率。施氮和接种AMF通过一定的交互作用对滨海盐土氮矿化过程产生影响。     

施肥对不同青钱柳种源苗期生长和多糖含量的影响

在室内控制条件下,研究了6种施肥处理对3个青钱柳种源1年生苗生长和多糖含量的影响,分析了多糖在青钱柳苗根、茎和叶中的分布和积累动态。研究结果表明:施肥处理对苗高生长影响不显著,但对单株叶面积影响达到统计显著水平(P<0.05);不同施肥处理下,青钱柳叶中多糖含量(质量分数)在0.76%~2.87%之间,且表现为以10月最高、9月最低的季节动态,EDTA叶面肥可以提高青钱柳叶片多糖含量。种源对青钱柳叶片多糖含量的影响不显著(P<0.05),以湖南沅陵种源含量最高。施肥处理和种源交互作用对青钱柳苗木根和茎中多糖含量的影响不显著,季节动态与叶中多糖含量趋势一致。青钱柳不同器官多糖含量不存在显著差异,根和叶中的含量基本相似,茎中的含量最低。     

青钱柳产黄酮类物质真菌的分离与鉴定

【目的】对青钱柳产黄酮内生真菌进行鉴定,探究提取黄酮类物质的新方法。【方法】采用组织分离对青钱柳枝、叶、根、皮的内生真菌进行分离,用不同培养基进行培养,观察其形态特征进行初步分类;通过显色反应、薄层层析(TLC)、高效液相色谱(HPLC)对内生真菌的发酵产物进行分析,筛选产黄酮类物质的内生真菌,并测定总黄酮产量。根据菌株的形态学特征,结合真菌rDNA的居间序列(internal transcribed spacer, ITS)的系统进化分析鉴定。【结果】分离得到67株内生真菌,通过菌落形态和显微形态观察,隶属于3纲、4目、6科、10属;最终确定4株产黄酮物质的内生真菌:PZ06、CY12、CP06、PP03,其中黄酮产量最多的是菌株PZ06,产量为3.61 mg/L。分子鉴定结合4种菌株的形态学鉴定结果表明,PZ06、CP06、PP03均属于链格孢属(Alternaria),CY12属于正青霉属(Eupenicillium)。【结论】青钱柳产黄酮的优势菌群为链格孢属(Alternaria)。该研究对植物内生菌的开发利用有着重要参考意义,产黄酮类物质的内生真菌的发现为活性物质的提取提供了新方法。     

配方施肥对薄壳山核桃苗期养分含量及光合作用的影响

【目的】研究氮(N)、磷(P)、钾(K)不同配方施肥对薄壳山核桃苗期养分含量及生理特性的影响,筛选薄壳山核桃苗期的最佳施肥方案。【方法】以薄壳山核桃品种‘绍兴’2年生实生苗为砧木,优良品种‘马罕’(‘Mahan’)为接穗,嫁接生长1 a后的幼苗为试验材料,采用盆栽试验,根据L₉(3⁴)正交试验设计进行3因子(N、P、K) 3水平(水平1为4 g/株N、2 g/株P、1 g/株K,水平2为6 g/株N、3 g/株P、3 g/株K,水平3为8 g/株N、4 g/株P、5 g/株K)配方施肥试验,研究不同处理对薄壳山核桃幼苗全株及不同组织(根、茎和叶)养分含量(全N、全P和全K)以及叶片叶绿素含量和光合相关指标(净光合速率P_n、气孔导度G_s、胞间CO₂浓度C_i和蒸腾速率T_r)的影响。【结果】配方施肥显著提高了薄壳山核桃全株及幼苗根、茎、叶的全N、全P和全K含量,且全N和全P在不同组织中的含量均表现为叶>根>茎,全K含量表现为根>茎>叶;配方施肥后的叶绿素a、b含量均在7月中旬达到最大;配方施肥对幼苗光合相关指标的影响除T_r外均显著,且表现为N>K>P的处理效应。【结论】配方施肥能够显著提高薄壳山核桃全株及不同组织养分含量、叶片叶绿素含量以及光合作用能力,试验筛选出的最佳配方施肥为T4处理组,即每株施N、P、K肥分别为6、2、5 g。     

三峡库区库首森林生态系统植物叶片碳氮磷化学计量特征研究

【目的】森林是三峡库区重要的生态屏障,研究该地区森林生态系统化学计量特征可深入了解生态系统的养分循环、限制作用以及稳定机制。【方法】通过对三峡库区库首森林生态系统的7个站点进行典型取样,研究了包括乔木、灌木和草本30种植物的107个样品叶片中碳(C)、氮(N)和磷(P)的化学计量学特征。【结果】三峡库区库首森林生态系统植物叶片中有机碳(OC)、全氮(TN)和全磷(TP)的含量变化范围分别为352.0～506.3、8.3～48.6和0.5～2.5 mg/g,平均值为450.2、18.6和1.2 mg/g; 叶片C/N、C/P和N/P的变化范围为7.6～56.5、158.8～799.3和7.3～40.2,平均值为28.6、450.4和16.9。不同生活型植物叶片的养分组成存在显著差异,乔木叶片的有机碳含量要明显高于灌木和草本,而草本植物的叶片全氮和全磷的含量要明显高于乔木和灌木; 落叶乔木叶片的全氮、全磷含量及N/P的值要明显高于常绿乔木,但有机碳含量及C/N和C/P的值则相反。不同生活型植物有机碳与全氮(磷)含量的相互关系也存在差异,草本植物叶片有机碳与全氮(磷)含量存在极显著负相关,乔木叶片有机碳与全氮含量呈显著的负相关,但与全磷含量不相关,灌木叶片有机碳与全氮(磷)含量不相关; 不同生活型植物叶片全氮和全磷含量均存在极显著正相关。【结论】三峡库区库首森林生态系统植物叶片有机碳含量处于中等水平,而全氮和全磷含量相对较低,磷缺乏是限制该区植被生产力的关键元素。     

喀斯特原生乔木林和次生林土壤氮矿化特征

【目的】探究喀斯特森林土壤氮矿化特征及供氮能力。【方法】以贵州喀斯特原生乔木林和次生林为研究对象,采用树脂芯法,原位连续培养测定土壤氮矿化/硝化动态特征。【结果】①喀斯特原生乔木林和次生林土壤无机氮含量随培养时间延长存在明显的变化,NH⁺₄-N含量呈先增加后减少再增加趋势,NO^-₃-N含量表现为总体增加趋势。NH⁺₄-N是土壤有效氮的主要存在形式,其含量占土壤无机氮的84.57%～94.31%。②两演替群落土壤氮矿化速率呈“V”形变化,范围分别为-0.43～0.97 mg/(kg·d)和-0.91～1.43 mg/(kg·d); 硝化速率呈波动上升趋势,范围分别为0.21～0.49 mg/(kg·d)和0.03～0.31 mg/(kg·d)。③原生乔木林土壤无机氮含量、矿化速率、氨化速率和硝化速率均高于次生林。④原生乔木林土壤氮全年净矿化总量170.82 kg/(hm²·a),是次生林的2.48倍,两种林分土壤净硝化氮分别占净矿化氮的95%和100%。【结论】喀斯特森林土壤供氮能力较强,但土壤氮矿化过程中氮硝化占主导,表明土壤中植物可利用的氮素易于淋溶或挥发损失。     

缓释肥N/P比及加载量对5种珍贵树种1年生苗生长和养分库构建的影响

【目的】 揭示不同缓释肥N与P₂O₅质量比(N/P比)及加载量对浙江楠等5种珍贵树种1年生容器苗生长、N与P素吸收利用及养分库构建的影响,以期为精细化培育珍贵树种容器苗提供科学指导。【方法】 采用4×4两因素析因设计,研究N/P比和加载量对浙江楠等5种珍贵树种1年生容器苗生长发育及N、P库构建的影响。【结果】 缓释肥N/P比、加载量对5树种1年生容器苗生长和干物质积累均有显著或极显著影响。随着N/P比提高,各树种的反应却不一致;当缓释肥加载量为F3(3.5 kg/m³)时, 5树种生长指标和干物质积累均达到最大值。浙江楠、浙江樟和木荷的叶N含量与缓释肥N/P比密切相关,但南方红豆杉和赤皮青冈叶N含量在各N/P比间差异不显著。除浙江楠外,其他4树种的叶P含量在不同N/P比下差异显著,但各树种叶N和P累积量却对N/P比响应均不敏感。较之于N/P比,缓释肥加载量对5种珍贵树种1年生容器苗N、P库构建的影响更明显,叶N、P含量及累积量均在较高的缓释肥加载量F3下达到最高。N、P含量在各树种器官内的变化规律基本一致,说明N、P吸收同步,但不同树种间N、P素在各器官的分配却不同。【结论】 浙江楠容器苗生长及其养分库构建均需高N缓释肥,浙江樟、赤皮青冈和木荷则需要相对高P缓释肥,而南方红豆杉容器苗生长对N/P比要求不严格,但其养分库构建需高N缓释肥;在考虑N/P比的同时,适量(3.5 kg/m³)增施缓释肥,可提高珍贵树种的容器苗质量。     

指数施肥对紫椴实生苗生长和根系形态的影响

【目的】指数施肥是根据苗木的相对生长速率添加与幼苗对应养分需求剂量的养分加载方式之一。研究不同施肥方式及不同施氮(N)量对紫椴(Tilia amurensis Rupr.)幼苗生长、养分含量、根系形态的影响,旨在揭示紫椴对N素的需求利用规律,为苗圃培育优质合格紫椴苗木提供参考。【方法】以1年生紫椴播种(实生)苗为供试材料,在大田培育环境下,设定常规施肥(200 mg/株,CK)、1倍指数施肥(207.46 mg/株,编号E100)和2倍指数施肥(414.92 mg/株,编号E200)3种施肥处理。每次施肥间隔时间为7 d,共施氮肥10次至整个生长季结束,每周进行紫椴幼苗苗高、地径的测定,用于绘制生长曲线。最终苗木收获时,先分离出根系进行形态指标的扫描,获得总根长、总根表面积、总根体积。最后全株烘干用于测定各器官的生物量、N积累量及N浓度。【结果】指数施肥比常规施肥显著促进紫椴幼苗的苗高、地径的增长。不同指数施肥处理下,单株生物量以E100、E200处理分别比CK高出1.63与1.66倍(P<0.05),不同处理下根茎比大小表现为CK>E100>E200。3种处理下苗木的根、茎、叶含N量大小顺序均为E200>E100>CK,全株含N量分别达到349.24、338.21、94.48 mg/株。不同处理下根、茎、叶中N浓度大小顺序均为E100>E200>CK。不同处理下幼苗的根长、根表面积、根体积、比根长、比根表面积、根系组织密度具有相同的趋势均为E100 >E200 >CK。不同施肥处理苗木N素收获指数大小表现为E100>E200>CK,E100是CK的3.45倍。E100处理下的苗木质量指数比CK提高了0.89倍。【结论】指数施肥与常规施肥相比显著提高了苗木的生长、养分积累利用、根系形态特征和N肥收获指数,依据以上评价指标,可得指数施肥E100(207.46 mg/株)处理下的紫椴播种苗生长表现为最好。