为明确濒危植物海南龙血树(Dracaena cambodiana)种子的休眠机理,该文对海南龙血树休眠类型及破解方法进行了系统研究,并结合海南龙血树的生境条件,对海南龙血树种子休眠的生态学意义进行了探讨.结果表明:海南龙血树种皮吸水性良好,40 h内达到萌发所需含水量;种胚发育完全,离体胚2 d开始萌发,萌发率达100%;去珠孔端组织种子的萌发情况与离体胚的一致,质密珠孔端组织的机械束缚是种子萌发障碍的直接原因;种子含有萌发抑制物质,其清水粗提物对白菜种子萌发率和幼苗根生长存在显著抑制作用;低温贮藏和快速脱水均能有效解除海南龙血树种子休眠,提高种子的萌发率和整齐度,萌发率可达到100%.分析认为抑制物质的存在致使种胚生长势弱而无法打破质密珠孔端组织的机械束缚,导致海南龙血树种子休眠,属生理休眠;海南龙血树种子休眠特性使其种子萌发或幼苗生长适应生境条件的季节变化,保证种群得以延续与更新.

为了解光照对海南龙血树(Dracaena cambodiana)幼苗生长的影响, 研究了不同光照环境下海南龙血树幼苗形态、生理特性和生物量分配的变化, 并分析了其生态适应性.结果表明, 海南龙血树幼苗的形态、生理和生物量分配指标在不同光照强度间存在显著差异, 各指标的可塑性指数为0.08~0.86, 其中根茎叶及总生物量的可塑性指数普遍较高(0.67~0.86), 表明海南龙血树幼苗有较好的光照适应性, 其策略主要是通过调整根茎叶生物量的分配来适应光照的变化.随着光照强度的降低,海南龙血树幼苗的比叶面积、叶根比呈现显著增大趋势, 表明幼苗可通过增加单株叶面积比例, 扩大光合作用面积, 有效调节自身生物量配置.37.3%自然光照(L2)是海南龙血树幼苗生长的最佳光照强度.现存海南龙血树生境改变, 生境缺少林荫以致光照强度过大, 不利于幼苗根系生长, 难以度过干旱季节, 可能是海南龙血树自然更新失败的重要原因之一.

了解种群的生存现状与动态趋势对濒危植物的保护至关重要.为了更好地保护濒危海南龙血树种群,对海南岛不同生境的11个海南龙血树(Dracaena cambodiana)种群进行了调查;并利用个体基径数据建立各种群的年龄结构和静态生命表,得到种群年龄结构动态指数,绘制种群存活曲线和生存函数曲线,从而获得海南龙血树的种群结构与动态.结果表明:海南龙血树种群年龄结构与种群所处的生境关系密切,海边的NS和YL种群结构为衰退型,LN和CH居群为稳定型,而非海边种群为增长型,没有老龄个体;11个种群中,EXL种群显示出最高的增长趋势和最好的种群稳定性,NS和YL种群稳定性最差,种群抗干扰能力极低;11个种群的存活曲线均属于Deevey-Ⅰ型,但生存函数分析显示海南龙血树种群生活史早期和晚期脆弱,中期稳定,这表明海南龙血树种群所处的生境更适合成年个体生存,现有的生境对幼龄个体的环境筛作用较强.海南龙血树属于退偿物种,针对其种群的生存现状,应采取多种方法相结合的方式进行保护与复壮.

茉莉酸是植物响应生物和非生物逆境胁迫的关键激素之一,而茉莉酸信号受体蛋白(Coronatine-insensitive protein 1,COI1)在茉莉酸信号转导过程中发挥着关键作用.本研究基于海南龙血树转录数据中的转录本序列,利用注释拼接和RT-PCR的方法首次鉴定了1个编码海南龙血树茉莉酸受体COI1基因(命名为DcCOI1,GenBank登录号为MF193604),DcCOI1基因长度为2 274 bp,包含一个1785bp的完整开放阅读框,编码594个氨基酸,DcCOI1蛋白与芦笋COI1序列的一致性为94％,系统进化分析中与芦笋、剑兰划为同一分支,同属于单子叶植物大类.生物信息学分析显示,其编码蛋白包含COI1的蛋白的F-box特征结构域,分子量为64.14 kD,理论等电点为6.09,为非分泌型蛋白,且不含跨膜结构域,包含52个磷酸化位点,主要在细胞质中发挥生理作用;二级结构主要有α螺旋(43.10％)和无规则卷曲(29.63％)构成.实时荧光定量PCR检测发现DcCOI1在海南龙血树根、茎、叶和花中均有表达,根和茎中的表达量较高,而花中的表达量最低.此结果为阐明海南龙血树血竭形成过程中茉莉酸的调控作用研究奠定了基础.

为了解人工诱导海南龙血树(Dracaena cambodiana)所产血竭的化学成分,从其乙醇提取物中分离得到10个化合物,经波谱分析分别鉴定为socotrin-4?-ol(1)、homoisosocotrin-4?-ol(2)、(E)-3-(3,4-dihydroxybenzylidene)-7-hydroxy-chroman-4-one(3)、5-hydroxy-7-methoxy-3-(4?-hydroxybenzyl)-4-chromanone(4)、3-去氧苏木查耳酮(5)、苏木查耳酮(6)、7,4?-二羟基黄酮(7)、7,4?-二羟基-8-甲基黄酮(8)、丁香树脂醇(9)和邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(10).化合物1～10均为首次从人工诱导海南龙血树所产血竭中分离得到,其中化合物8为新天然产物,化合物3～6为首次从血竭中分离得到.化合物7和8对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌具有生长抑制作用.

该研究以3种龙血树(剑叶龙血树、海南龙血树和岩棕)的DNA和总RNA为模板,采用同源克隆法克隆龙血竭3种基源植物的苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia-lyase)基因PAL,利用DNAMAN、MEGA7等软件进行生物信息学分析,以探讨龙血竭3种基源植物的分子鉴定方法,为生产实际中对不同来源的龙血竭原料的鉴定提供理论依据.结果 表明:(1)在龙血竭3种基源植物中分别获得长度为718 bp的PAL片段,序列分析发现,3种龙血树PAL片段高度一致(99.69％),仅存在5处碱基突变;系统进化分析表明,龙血树PAL片段与百合科植物PAL基因聚为一类.(2)RT-PCR分析发现,PAL基因在3种龙血树的根、茎、叶中均有表达,同种龙血树不同组织的表达量差异较小,且PAL基因在岩棕中的表达量较高,在剑叶龙血树和海南龙血树中表达量较低.(3)利用保守引物进行分子鉴定发现,同种龙血树PAL序列一致,3种龙血树PAL片段存在5处碱基突变,且这些碱基突变为稳定遗传,表明3种龙血树PAL基因高度保守.(4)根据突变位点建立了龙血竭3种基源植物的分子鉴定方法,进一步分子鉴定结果表明,剑叶龙血树的碱基位置为GCGGG,海南龙血树的碱基位置为CTGGC,岩棕的碱基位置为GTTTG.该研究结果为龙血竭原材料溯源和质量控制奠定了理论与技术基础.

海南龙血树是国产血竭的主要基源植物,其血竭主要化学成分为类黄酮化合物.为进一步了解DcWD40-1在类黄酮生物合成中的潜在功能和作用机制,该研究根据海南龙血树转录组数据,利用RT-PCR技术在海南龙血树中克隆了一个WD40基因DcWD40-1,该基因全长1550 bp,包含一个1353 bp的开放阅读框,编码450个氨基酸,蛋白质分子量50.77 kD,理论等电点5.71.生物信息学分析显示,DcWD40-1属于WD40蛋白家族成员,具有5个保守的WD40结构域,和其他植物WD40蛋白同源性高,保守性强.利用Genome Walking方法分离了1503 bp的DcWD40-1启动子序列,该区域具有典型真核生物启动子结构特征,并含有多个应答激素和胁迫的响应元件.表达分析显示,血竭诱导剂能够诱导DcWD40-1的表达,DcWD40-1的变化与血竭形成及类黄酮积累正相关.此外,DcWD40-1也能对茉莉酸甲酯、细胞分裂素、油菜素内酯和UV-B处理做出积极响应.