为探究根肿菌胁迫对菘蓝生物碱及其合成关键酶基因表达的影响,该研究对根肿菌侵染后0、7、14、21 d的菘蓝进行病情形态分级、组织学观察、生理生化指标测定以及转录组学和代谢组学分析.结果表明:(1)接菌后0、7、14、21 d菘蓝根部分别发展为0级、1级、3级、5级的肿根,并且7 d是皮层入侵的关键时间点.(2)接种根肿菌14 d后,菘蓝叶内可溶性蛋白、丙二醛的含量,超氧化物歧化酶、过氧化物酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶的活性与同时间对照组比较显著提高,并随着接菌时间的延长呈增加的趋势.(3)代谢组学一共检测到161种生物碱,其中吲哚类生物碱数量较多;与未接菌相比,菘蓝接菌后7、14、21 d分别存在16种、17种、39种差异代谢物且各组差异代谢物多富集在生物碱和氨基酸代谢通路.(4)转录组测序结果显示,与未接菌相比,菘蓝接菌后7、14、21 d分别存在2 439个、256个、6 437个差异表达基因,这3组共同富集到11个生物碱相关的代谢通路;与未接菌相比,接菌后7、14、21 d有9个基因(编码4种酶THS、TAT、YUCCA、ALDH)表达量均上升.该研究结果揭示了芸薹根肿菌与菘蓝之间的互作机制,探究了芸薹根肿菌对吲哚生物碱合成及其关键酶基因的影响,为后期菘蓝根肿病抗性基因及生物碱次生代谢途径的研究奠定了基础.

目的 探究不同生态类型菘蓝Isatis tinctoria表型差异和特异位点扩增片段测序(specific-locus amplified fragment sequencing,SLAF-seq)分子标记.方法 以25个不同生态类型菘蓝为研究对象,利用SLAF-seq技术开发SLAF标签,再结合菘蓝叶片叶表观特征的田间观测,分析不同生态类型菘蓝植株表观差异.结果 测序后各样品所获得的读长总量各不相同,测序质量值Q30为95.66％～96.60％,GC比例为38.13％～41.37％.共开发535 105个菘蓝SLAF标签,多态性SLAF标签有34 412个,共得到63 002个群体单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)标记.测序分析结果与叶表观特征调查结果相结合,可以将25个不同生态类型菘蓝分为5类,分别为倒卵圆形无缺刻皱缩叶、倒卵圆形缺刻皱缩叶、倒卵圆形无缺刻平坦叶、倒卵圆形缺刻平坦叶、披针形无缺刻平坦叶.结论 为后期进一步研究不同类型菘蓝的基因来源和遗传进化提供参考,为菘蓝种质分类、品种鉴定和分子辅助育种提供借鉴.

4-香豆酸:辅酶A连接酶(4-coumarate:CoA ligase,4CL)是植物中类黄酮、可溶性酚酯、木脂素和木质素等苯丙烷类化合物上游途径的关键酶.该研究基于菘蓝基因组数据库,以拟南芥Arabidopsis thaliana的 13 个 4CL家族成员为参考序列,获取菘蓝 4CL基因家族的候选成员,并进行生物信息学分析、4CL基因表达模式及类黄酮代谢成分积累模式等研究.结果共获得 13 条菘蓝 4CL基因家族成员,分别命名为Ii4CL1～Ii4CL13,分别定位到 1、2、3、4、6 号染色体上.基因结构与保守结构域分析发现菘蓝 4CL基因家族成员的内含子数目为 1～12,蛋白结构域具有高度保守性.顺式作用元件分析表明在菘蓝 4CL基因家族成员启动子序列中存在多个响应元件,其中茉莉酸反应元件数量最多.共线性分析表明菘蓝 4CL基因家族成员与同科植物拟南芥之间存在更近的亲缘关系.qPCR结果显示,菘蓝 4CL基因家族表达分析发现 10 个 4CL基因在菘蓝的地上部分相对表达量更高.对菘蓝不同部位类黄酮化合物的含量进行检测,发现菘蓝的类黄酮主要积累在地上部分.该研究为深入探索菘蓝 4CL基因家族成员参与菘蓝类黄酮生物合成的分子机制奠定了基础.

目的 探讨陇东地区菘蓝干物质和药用成分积累规律,并确定其最佳采收期.方法 通过定期调查菘蓝农艺指标和HPLC法测定板蓝根中尿苷、鸟苷、(R,S)-告依春、腺苷含量积累变化规律,应用灰色关联度法评价不同时期板蓝根的综合利用价值.结果 株高、株幅、叶长、叶宽、叶片数、叶重、根长、根粗、根重,以及尿苷、鸟苷、(R,S)-告依春、腺苷含量等指标在不同生长时期存在显著变化,并且各指标的峰值不在同一时期;不同品系间上述各指标也存在明显差异.隆德菘蓝和 2008-6-2综合利用价值的加权关联度在 10 月 9 日最高,2008-11 和 2016-2 在 10月 24 日最高,整体上 2008-6-2和 2016-2种质优于 2008-11 和隆德菘蓝.结论 建议陇东地区菘蓝最佳采收期为 10 月中下旬.

十字花科菘蓝为我国大宗常用中药材植物,其叶和根分别是大青叶和板蓝根的原料.本文总结了菘蓝的基因组结构、生物活性成分及其生物合成途径、远缘杂交及新材料创建等方面的研究进展.菘蓝(2n=2x=14)的基因组大小为300Mb,为tPCK核型,3万余蛋白编码基因.高质量的基因组测序解析了菘蓝的主要生物活性成分吲哚生物碱、苯丙烷类、萜类的合成途径及其候选基因.由于染色体消除,菘蓝(父本)与白菜及甘蓝型油菜的族间有性杂交只产生了具有少数菘蓝遗传成分的非预期杂种.菘蓝与萝卜的体细胞杂种具有双亲染色体,但自交及回交均未产生后代.菘蓝与白菜的体细胞杂种具有加倍的菘蓝染色体组,花粉部分可育而雌性不育.菘蓝与甘蓝型油菜的体细胞杂种与甘蓝型油菜连续回交后创建了全套的7个甘蓝型油菜-菘蓝附加系,一些附加系具有比菘蓝更强的广谱抗病毒效果;体细胞杂交中发生的双亲线粒体基因组重组导致甘蓝型油菜新细胞质雄性不育系的产生,菘蓝特定染色体上的育性基因导入培育了恢复系.最后讨论了这些附加系对菘蓝遗传研究的价值及开发利用前景.

目的 研究大青叶Isatidis Folium的化学成分.方法 大青叶75％乙醇提取物采用大孔树脂、硅胶、ODS、Sephadex LH-20、制备HPLC进行分离纯化,根据理化性质及波谱数据鉴定所得化合物的结构.结果 从中分离得到16个化合物,分别鉴定为(Z)-9-heptadecenoicacid(1)、(7R,8S)-赤式-愈创木基丙三醇(2)、2,6-二甲氧基-4-羟基-苯酚-1-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(3)、isotachioside(4)、tachioside(5)、(3S,5R,6R,7E,9S)-megastigman-7-ene-3,5,6,9-tetrol 3-O-β-D-glucopyranoside(6)、6-O-β-D-glucopyranosy-β-D-(l-O-sinapoyl-2-O-feruloyl)glucopyranose(7)、2-(乙酰胺基)-苯甲酸(8)、芥子酸(9)、4-O-sinapoyl-α/β-D-glucopyranose(10)、6,6'-di-O-sinapoylsurcose(11)、6-O-β-D-glucopyranosy-β-D-(1-O-sinapoyl-2-O-sinapoyl)glucopyranose(12)、对苯二甲酸二丁酯(13)、胭木二酮(14)、反式-4-苯基-3-丁烯酸(15)、N-butyl-N'-(2'-nitrophenyl)urea(16).结论 化合物 16 为新天然产物,化合物1～8、10～15为首次从菘蓝属植物中分离得到.

目的 研究减量分期施用水溶肥对菘蓝产量和品质的影响.方法 以F1(颗粒肥料常量施肥)为对照,研究F2(水溶肥常量施肥)、F3(常量分期施肥)、F4(减量30％分期施肥)、F5(减量50％分期施肥)对菘蓝产量、品质和经济效益的影响.结果 水溶肥减量分期施肥方法(F3、F4、F5)在菘蓝产量、品质和经济效益上均优于F1,尤以F4效果最佳,其大青叶产量、板蓝根产量、经济效益分别为11 984.1 kg/hm2、6 317.5 kg/hm2、26 563.6元/hm2,较F1分别增加5.52％、21.34％、19.36％,板蓝根中尿苷、鸟苷、(R,S)-告依春含量较F1分别增加17.4％、17.2％、59.2％;F3大青叶产量、板蓝根产量和经济效益较F1分别增加0.42％、9.15％、4.47％,板蓝根中鸟苷、(R,S)-告依春含量较F1分别增加8.8％、19.3％;F5板蓝根产量和经济效益较F1分别增加14.63％、10.99％,板蓝根中尿苷、鸟苷、(R,S)-告依春含量较F1分别增加22.8％、6.5％、15.2％.结论 水溶肥分期施用是种植菘蓝的理想施肥模式,最佳施肥量为壹旦8.4 L/hm2、生物磷10.5 L/hm2、生物钾10.5 L/hm2.

该研究以菘蓝新鲜嫩叶为材料,采用RT-PCR方法,克隆了菘蓝IiMY B34基因(GenBank登录号为MF373610),并对其进行生物信息学和表达模式分析.结果表明:(1)IiMYB34基因组DNA全长为1854 bp,包含3个外显子和2个内含子;ORF全长为951 bp,编码316个氨基酸;IiM YB34蛋白二级结构中无规则卷曲和α-螺旋所占比例最多,延伸链较少,与其三级结构的预测结果相一致;IiMYB34基因序列还存在2个保守的MYB DNA-binding结构域,属于典型的R2R3-MYB蛋白;IiMYB34氨基酸序列与欧洲油菜、甘蓝等植物的亲缘关系较近.(2)qRT-PCR分析显示,IiMY B34基因呈组织特异性表达,并在叶中表达量最高;茉莉酸甲酯、水杨酸及葡萄糖均显著诱导该基因的表达,而低温(4℃)和机械伤害处理对其表达具有一定的抑制效应.该研究结果为进一步揭示IiMY B34基因的功能奠定了基础.

SnRK2是ABA通路中至关重要的蛋白激酶,可通过调节下游相关蛋白质的活性来调节胁迫响应基因的表达,显著改进植物对高盐和干旱等非生物胁迫的抗性.基于SnRK2成员cDNA的UTR保守区域设计兼并引物,利用RT-PCR方法从菘蓝中克隆得到一个SnRK2全长cDNA序列,命名为ItSnRK2.1.测序显示该基因长度为1305 bp,包含一个1071 bp的完整开放阅读框,编码356个氨基酸,在GenBank数据库的登录号为MF423122.ItSnRK2.1蛋白激酶理论等电点为5.64,理论分子量为40.6 kD,属于亲水性蛋白,存在二个显著跨膜结构域,含有42处磷酸化位点,没有信号肽,最可能定位的位置是在细胞质上.ItSnRK2.1蛋白激酶的二级结构具有151个 α-螺旋、109个无规则卷曲、66个延伸链和30个 β-转角.ItSnRK2.1蛋白包含一个ATP结合位点和一个丝氨酸/苏氨酸酶活结构域,同AtSnRK2.1、AtSnRK2.5和StSnRK2.6蛋白亲缘关系最近,处在同一进化分枝.实时定量RT-PCR检测结果显示,ItSnRK2.1基因在菘蓝幼苗的根部表达量最高,其次是叶,茎的表达量最低;ItSnRK2.1基因积极参与高盐和干旱胁迫应答反应,但对ABA胁迫不敏感,表明该基因可能与植物抗逆境胁迫有关,且不依赖ABA调控通路.

目的:测定不同生长时期菘蓝及不同悬浮培养时间毛状根中抗流感病毒活性成分直铁线莲宁B的含量,研究其累积变化规律,为菘蓝的采收和菘蓝毛状根体系评价提供参考.方法:应用超高效液相色谱测定菘蓝叶片、根及毛状根中直铁线莲宁B的含量.结果:菘蓝叶片中未检测到直铁线莲宁B;在整个生育期内,菘蓝根中直铁线莲宁B动态累积变化曲线为“单峰型”,含量在生长100 d左右达到峰值后逐渐降低;毛状根中直铁线莲宁B含量随悬浮培养时间持续增加,在20 d达到5.40 mg ·g-,超过根中最大含量.结论:整个生长周期内,菘蓝和毛状根中直铁线莲宁B累积变化呈一定规律性,原植物中直铁线莲宁B在九月下旬产量达到最大;毛状根在10 ～20 d期间直铁线莲宁B含量增长处于生长对数期,20 d后即超过原植物的最大含量,说明菘蓝毛状根体系是研究直铁线莲宁B生物合成的理想体系,也可为后续利用菘蓝毛状根体系大量制备直铁线莲宁B提供参考.