氮素水平对青钱柳叶片主要次生代谢物含量和抗氧化能力的影响

【目的】通过研究施氮量对青钱柳生长、次生代谢产物积累和抗氧化能力的影响,为青钱柳叶用人工林氮素施肥管理提供理论依据。【方法】以青钱柳两年生平茬实生苗为试验材料,在人工气候室控制条件下,设置N0(0 g/株)、N1(3 g/株)和N2(6 g/株)3水平,氮素施肥水平处理,测定不同处理下青钱柳生长指标,叶全碳、全氮、次生代谢物含量和抗氧化能力,并采用单因素方差分析比较不同氮素处理间的差异。【结果】施氮量对青钱柳苗高、地径、生物量、叶总黄酮、总三萜和总多酚类化合物含量有显著影响(P < 0.05)。随着施氮量的增加,青钱柳苗高、地径和生物量变幅分别为27.33~39.67 cm、6.65~9.19 mm和2.41~3.87 g,均在N1处理下最高;次生代谢物含量在N0处理下最高,但随施氮量的增加,叶中全氮含量显著增加,碳氮比显著降低。相关分析表明,青钱柳叶中全氮含量与碳氮比呈极显著负相关( P < 0.01),ABTS[2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐]和DPPH(1,1-二苯基-2-三硝基苯肼)的自由基半清除浓度(IC ₅₀)值与青钱柳叶中总黄酮、总三萜和总多酚类化合物含量呈显著负相关(P < 0.05)。青钱柳叶总黄酮、总三萜和总多酚类化合物含量及抗氧化能力随施氮量的增加依次表现为N0 > N2 > N1。【结论】施氮量显著影响青钱柳苗高、地径、生物量、叶碳氮比、次生代谢物积累和抗氧化能力。碳氮比与总多酚类化合物含量呈显著正相关,与总黄酮和总三萜类化合物含量及抗氧化能力无相关性。低氮(N0)和高氮(N2)胁迫有利于青钱柳叶中次生代谢物积累和抗氧化能力的提高,但均不利于青钱柳生长。研究结果可为青钱柳叶用林培育的氮肥管理提供理论依据。     

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。     

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。     

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。     

青钱柳药用优良单株评价与选择

【目的】以青钱柳表型性状作为优良单株第1轮选择依据,结合叶生物活性物质含量进行第2轮选择,再基于年度间稳定性评价进行决选,为青钱柳生物活性物质原料生产提供优良种植材料。【方法】2017年3月,根据植株叶片(叶色、叶形、叶面积)、分枝角、冠型(扁平和饱满)等表型性状,结合优良种源进行第1轮优良单株选择;并于当年9月底采收入选单株叶片测定总黄酮、总三萜和多糖含量,评价入选单株的改良潜力并进行第2轮选择。2018年9月对第2轮选择出的优株进行生物活性物质含量年度稳定性评价并进行优良单株决选。【结果】第1轮选择出的36份材料叶片的3种生物活性物质含量均存在显著差异,总黄酮、总三萜和水溶性多糖的改良潜力分别为34.3%、43.43%和36.41%;据此,单指标结合多指标第2轮选择出10株优良单株。比较第2轮选择优株连续两年叶内的活性物质含量,决选出含量稳定的3株优株LC1、LC4和CP3。分析表明,嫩叶红色的表型性状与叶内总黄酮、总三萜含量呈极显著相关;总三萜含量与植株具较大分枝角和饱满冠型分别呈极显著和显著相关关系;但水溶性多糖含量与观测的表型性状无显著相关。【结论】基于青钱柳红色嫩叶、大分枝角和饱满冠型与植株叶内总黄酮、总三萜含量呈显著相关性,可将3种表型特征作为药用优株的选择依据。终选优株LC1、LC4和CP3 叶内生物活性物质不仅含量高,而且年度间表达稳定。为了保证高产稳产,需对选择优株进行多点试验并研究其遗传与环境互作效应,以确定其适宜生境和相应的栽培策略。     

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。     

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。     

四种柑橘果皮主要活性物质测定和抗氧化能力对比研究

以四种柑橘果皮(砂糖橘、脐橙、芦柑和蜜桔)为原料,测定柑橘皮中总多酚、总黄酮和总三萜的含量,采用DPPH法、ABTS法、清除羟自由基法对柑橘果皮甲醇提取物的抗氧化活性进行测定,并建立TOPSIS数学模型对柑橘果皮中的活性物质和抗氧化能力进行综合评定。结果表明:四种柑橘果皮的总多酚、总黄酮、总三萜含量存在显著性差异;其中柑橘果皮的总多酚含量为16.05～40.68 mg GAE/g,总黄酮含量为145.2～191.1 mg RE/g,总三萜含量为5.39～10.88mg UAE/g,并以芦柑皮中的总多酚、总黄酮、总三萜含量最高。四种柑橘果皮清除DPPH·-、ABTS·+、羟基自由基能力分别为5.025～7.498、6.40～7.98、6.78～11.32 mg Vc eq./g。TOPSIS分析结果表明芦柑皮综合抗氧化能力最强。     

青钱柳产业发展历程及资源培育研究进展

青钱柳为我国特有的单种属植物,是集药用、保健、材用和观赏等多种价值于一身的珍贵树种,有广阔的发展前景。关于青钱柳的研究始于20世纪70年代末,2013年青钱柳叶被国家卫生和计划生育委员会列入新资源食品目录,极大地推动了我国青钱柳产业向前发展。笔者简述了青钱柳的天然分布及其潜在适宜栽培区概况,从青钱柳相关的论文发表、专利申请及社会关注度等视角探讨了青钱柳研究的脉络及青钱柳产业的发展历程;重点关注了青钱柳叶用林资源培育的研究,阐述了青钱柳种质资源收集评价及种群遗传多样性、基因组学与生物活性物质代谢调控、叶生物活性物质的地理变异及叶用林定向培育理论与技术等方面的进展。同时,分析了青钱柳产业发展中存在的主要问题,提出了强化青钱柳定向优良品种创制及其无性系化、优化青钱柳人工林的定向培育模式及“良好农业规范”(GAP)栽培、加强青钱柳活性物质提取与功能研究、重视青钱柳高附加值产品开发及产业化等建议,旨在推动我国青钱柳产业的健康和可持续发展。     

萌发青稞营养成分、多酚含量及抗氧化活性研究

以瓦蓝、14-946、昆仑15号青稞为原料,研究了不同萌发时间对青稞主要营养成分、多酚含量及抗氧化活性的影响。结果表明:在萌发期间,青稞中的总淀粉、β-葡聚糖、游离酚、结合酚、总酚及游离黄酮含量呈下降趋势,脂肪、蛋白、纤维及结合黄酮与总黄酮含量呈上升趋势。萌发处理显著提高了参试青稞游离态提取物清除DPPH自由基能力,降低了青稞游离态提取物的铁离子还原能力及ABTS自由基的清除能力;显著降低了参试青稞结合态提取物清除DPPH自由基、ABTS自由基能力及铁离子还原能力。蓝色青稞(瓦蓝)经萌发后其游离态提取物具有较强抗氧化活性,黑粒青稞(14-946)经萌发后其结合态提取物能保存较强的抗氧化活性。相关分析表明,青稞中主要营养成分(脂肪、总淀粉、纤维、β-葡聚糖)含量与多酚及抗氧化活性有显著的相关性,营养成分含量的高低可以用来评估其酚类物质含量与抗氧化活性;游离酚、结合酚与3种抗氧化能力均呈极显著正相关,说明酚酸类物质是青稞不同形态多酚提取物抗氧化活性的主要贡献者,这为选择专用型青稞品种提供了便捷的方法。萌发可以改变青稞中的营养成分、多酚含量及抗氧化活性,因此选择合适的青稞籽粒颜色与适宜的萌发时间能更好地保留青稞的生物活性物质,有益于青稞资源的开发利用。     

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。     

青钱柳嫁接愈合过程中砧穗生理特性及其与亲和性的关系

【目的】采用不同砧木嫁接青钱柳,分析不同嫁接组合接穗和砧木生理指标的差异,探讨砧穗生理特性与嫁接成活的关系,为青钱柳砧穗嫁接亲和性的早期预测和砧木选择奠定基础。【方法】分别以枫杨(F)、薄壳山核桃(B)和青钱柳(Q)作为砧木嫁接青钱柳接穗(3种嫁接组合),采用切接的方法进行嫁接,测定嫁接后0、40、70 d各嫁接组合砧木和接穗的可溶性糖、可溶性蛋白、淀粉及单宁含量、过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)活性,并统计嫁接70 d后的成活率。【结果】青钱柳本砧嫁接成活率为53.49%,显著高于以枫杨和薄壳山核桃为砧木的嫁接组合。嫁接后随着时间的延长,本砧嫁接砧穗中的可溶性糖和淀粉含量均呈现先降低后升高的变化规律;3个嫁接组合单宁含量均表现为先升高后降低趋势,但本砧嫁接组合在两个时段均最低,QB组合均最高;3个嫁接组合砧穗POD活性均表现为先升后降;本砧嫁接砧穗PPO活性先降后升,而QF和QB组合砧穗PPO活性均持续升高。相关分析表明,40 d时测定的砧穗可溶性糖、淀粉、单宁含量及PPO活性与嫁接成活率呈显著负相关(P < 0.05),而POD活性与嫁接成活率呈显著正相关(P < 0.05);70 d时测定的砧穗可溶性糖、单宁含量和PPO活性与嫁接成活率呈显著负相关(P < 0.05),但接穗的POD活性与嫁接成活率呈极显著正相关(P < 0.01)。接穗与砧木的PPO和POD活性差值绝对值分别在40和70 d时与嫁接成活率均呈显著负相关(P < 0.05)。【结论】青钱柳本砧嫁接亲和性较强,而以枫杨和薄壳山核桃为砧木亲和性较弱,可溶性糖、淀粉、单宁含量、POD和PPO活性,以及POD和PPO活性差值绝对值可以作为青钱柳嫁接亲和性的早期评价指标。     

青钱柳幼林地上部分生物量生长模型研究

【目的】青钱柳是我国特有的珍稀多用途树种,研究青钱柳幼树地上部分生物量生长规律,为发展叶用林提供依据。【方法】以6年生的青钱柳人工幼林为研究对象,对其生长特性及生物量的分配进行了研究,同时选取了37株样木进行地上部分生物量及相关测树因子的分析评价,从19个生物量模型中进行筛选,构建了青钱柳人工林各生物量组分及地上部分生物量与相关测树因子的预估方程。【结果】青钱柳幼林地上部分生物量(W)与胸径(D)具有高度相关性,筛选的4个模型均以胸径作为自变量,则:①干生物量模型 W=0.15 D^2.1, R²=0.982;②枝生物量模型 W=0.05 D^1.88, R²=0.864;③叶生物量模型 W=0.07 D^1.55, R²=0.802;④地上部分生物量模型 W=0.28 D^1.95, R²=0.976。【结论】不同密度下6年生青钱柳幼林生长尚未郁闭,受密度效应的影响较低,胸径、树高和单株材积的总生长量之间差异不显著,单株和林分生物量分配模式基本相似,地上部分各器官生物量分配由大到小表现为干(73%)> 枝(16%)> 叶(11%)。     

青钱柳叶片转录组数据组装及基因功能注释

青钱柳是一种民间常用中药,青钱柳叶中有多种生物活性的次生代谢物,如有机酸、黄酮类、皂苷类、铱类、精油、无机元素等,但对于青钱柳次生代谢产物合成的分子机制仍未见有报道.使用Illumina公司Hiseq 4000平台对青钱柳叶进行转录组测序,对 reads 进行拼接,得到50 126个unigenes平均长度为 1 247 bp,有19 875 (39.65%) unigenes由NCBI非冗余数据库进行注释的,23 716 (47.31%) unigenes被注释到GO数据库,14 950个(29.82%) unigenes匹配到COG 功能组.进一步的分析结果显示,6 012 (11.20%)个 unigenes被富集到 254个 KEGG 代谢通路,其中1 212个unigenes参与了次生代谢产物的生物合成,并且发现126个unigenes参与异戊二烯代谢,包括萜烯类、香茅醛、呋喃酮、苷的代谢途径.此外,总共检测到21 089个简单序列重复(SSRs).通过对老叶与嫩叶的转录组比较分析结果显示,在青钱柳不同生长发育时期的叶片中,基因表达上调占主异作用的过程主要涉及萜类和多肽的代谢、辅酶和维生素的代谢和氨基酸代谢,而基因表达下调占主异作用的过程主要涉及信号传输、类脂物代谢与能量代谢.该转录组数据可为青钱柳重要生物活性成分的生物合成和调控提供参考.     

青钱柳天然群体间木材微纤丝角的地理变异趋势

【目的】青钱柳是我国特有的单种属植物,是一种很有开发利用前景的珍贵树种。研究青钱柳木材微纤丝角变异规律,可为用材林优良基因筛选提供依据。【方法】以不同地理分布的青钱柳种源为研究对象,通过钻取木芯并采用X-射线衍射法探讨了青钱柳木材微纤丝角的地理变异的和径向变异规律。【结果】22个青钱柳地理种源木材微纤丝角存在显著差异。21年生木材平均微纤丝角为15.8°,变异幅度在13.4°～20.1°。其中四川沐川种源的平均微纤丝角最小,比22个种源微纤丝角的平均值低15.2%,广西桂林种源的平均微纤丝角最大,高出所测试种源平均值27.2%。青钱柳微纤丝角受经度和纬度双重因素影响,在经度上以112°E为中心,向东西两边递减; 在纬度上呈现出以29°N为中心,向南北两边递增的趋势。随着生长轮年龄的增大,微纤丝角呈现递减的变化趋势,用指数曲线描述微纤丝角与树龄的回归关系最为合适。【结论】多重比较结果表明,15年生后青钱柳木材微纤丝角趋于稳定,可作为青钱柳用材林优良基因型筛选的依据之一。