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钾素营养影响当归品质形成的生理机制研究

钾素营养影响当归品质形成的生理机制研究

作者：荔淑楠甘肃中医药大学

学位级别：硕士

目的:当归是甘肃省道地药材,为临床常用中药,素有“十方九归”之称。近年来,随着当归栽培面积的扩大,养分平衡失调,养分利用率下降,已经导致当归品质下降,威胁到当归原药材、饮片、制剂质量及其国际声誉,而K+是植物体内60多种合成酶、... 详细信息

目的:当归是甘肃省道地药材,为临床常用中药,素有“十方九归”之称。近年来,随着当归栽培面积的扩大,养分平衡失调,养分利用率下降,已经导致当归品质下降,威胁到当归原药材、饮片、制剂质量及其国际声誉,而K+是植物体内60多种合成酶、氧化酶和转移酶的活化剂,通过影响植物光合能力,促进光合作用,并参与碳水化合物的合成、运输和转化,有利于ATP和有机酸的形成,进而调节植物碳、氮代谢,最终提高作物产量和品质。但钾素对当归品质形成机理的研究还鲜见报道。本研究借助植物生理生态学、植物营养学、作物栽培学、中药化学、中药鉴定学及植物分子生物学等的科学理论和技术手段,深入研究钾素对道地产区当归品质形成的生理机理,以寻求实现优质高产的当归钾素需求规律和利用效率,揭示当归品质形成的生理学本质,为探索营养调控途径、稳定药材产量与提高药材质量提供科学理论基础。方法:通过实地考察、标记、取样,对当归植株形态建成的影响因素进行观察,依照《中国药典》(2015版)所载方法对当归样品进行水分、灰分、浸出物等含量进行测定;利用美国LI-6400/XT便携式光合作用测量系统和6400-2×3 LED红蓝光源叶室活体测定其光合荧光特性;采用考马斯亮蓝G-250法测定可溶性蛋白含量;采用紫外比色法测定葡萄糖、果糖、蔗糖、蔗糖合成酶(SS)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)、丙酮酸激酶(PK)及苹果酸脱氢酶(MDH)含量;采用比色法测定谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)及总氨基酸含量;采用可见分光光度计法测定硝酸还原酶(NR)活性;采用酶标仪法测定尿囊素酶活性;采用高效液相色谱法建立同时测定当归阿魏酸、藁本内脂、欧当归内酯A、洋川芎内酯I、丁烯基酞内酯、洋川芎内酯A、洋川芎内酯H、阿魏酸松柏酯八类化学成分的测定方法,并对不同施肥方式下,不同钾素营养水平的这八种成分进行含量测定。结果:(1)在两种施肥方式,K300组钾素水平较好地提高了当归株高、根粗、地上鲜重、地下鲜重、根长、归身干重、归身粗、归头干重、生物量等,从而促进了当归的生长,提高了当归产量,其次为K150组。(2)在两种施肥方式,K300组钾素水平较好地促进了当归薄壁细胞、淀粉粒、导管及油室的形成,从而提高了当归产量与品质。(3)在两种施肥方式,K300组钾素水平更好地提高了当归叶片的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、总导度、表观CO2利用效率及光下开放的PSⅡ反应中心的激发能捕获效率、PSⅡ反应中心电荷分离实际量子效率、光化学电子传递的份额、PSⅡ的电子传递活性,光化学途径激发能占进入PSII总激发能的比例,暗反应CO2同化速率,其中表观量子效率以K150组的数值最大,进而促进了当归吸收光能及有机物的积累,提高了当归产量与品质。(4)在两种施肥方式,K300组钾素水平更好地促进当归叶片果糖、蔗糖、总氨基酸等含量的积累及SPS、PK、SS、MDH、GOGAT、GSH、GSH、POD、CAT、SOD、尿囊素酶等酶活性,抑制了当归叶片的GS、NR、磷脂酶D的酶活性及脱落酸和总可溶性蛋白的含量。(5)在两种施肥方式下,K300组钾素水平更好地促进了当归阿魏酸、阿魏酸松柏酯、藁本内酯、欧当归内酯A、洋川芎内酯的含量,从而提升了当归品质。(6)相关分析发现,当归中的八种化学成分与不同的生理生化指标间均具有不同的关系,说明当归药材质量受多种生理生化指标的共同影响。

关键词：钾素营养当归品质光合荧光碳氮代谢抗氧化生理生化

HPLC法测定不同产地当归处理中7种成分的含量

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时珍国医国药 2022年第8期33卷 1987-1990页

作者：姚阳阳穆希琼彭桐王丹孟令煜荔淑楠杨涛王引权甘肃中医药大学药学院甘肃兰州730000 甘肃省科学院生物研究所甘肃兰州730000 甘肃省中药质量与标准研究重点实验室培育基地甘肃兰州730000 西北中藏药协同创新中心甘肃兰州730000

目的建立HPLC法测定当归根中7种成分含量的方法,对比分析评价12批来自不同产地及同产地不同处理当归的质量。方法采用ZORBAX SB-C_(18)色谱柱(250 mm×4.6 mm,5μm),以1%冰乙酸水(A)-乙腈(B)为流动相梯度洗脱,流速1.0 mL/min,检测波长28... 详细信息

目的建立HPLC法测定当归根中7种成分含量的方法,对比分析评价12批来自不同产地及同产地不同处理当归的质量。方法采用ZORBAX SB-C_(18)色谱柱(250 mm×4.6 mm,5μm),以1%冰乙酸水(A)-乙腈(B)为流动相梯度洗脱,流速1.0 mL/min,检测波长280 nm,柱温30℃,进样量10μL。并用聚类、主成分分析对当归不同处理样品质量进行比较研究。结果当归根中7种成分分离度良好,12批不同产地处理的当归根中7种成分含量有较大差异。P值分析、聚类分析及主成分分析结果表明,当归根中7种成分在不同产地以阿魏酸松柏酯、Z-藁本内酯差异大,且聚为3类,能显著分开,当归产地以宕昌八力镇中拉村的质量相对最优。结论所建立的方法简便准确,重复性好,岷县、宕昌等地当归质量优于天祝、榆中等地,但通过施用合理处理能提高当归质量来缩小差异。

关键词：当归高效液相色谱法阿魏酸 Z-藁本内酯含量测定主成分分析

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分子生物学技术在当归资源学研究中的应用

时珍国医国药 2018年第1期29卷 173-175页

作者：王振恒王引权雒军晋玲荔淑楠杨雪甘肃中医药大学甘肃兰州730000 中(藏)药资源研究所甘肃兰州730000 甘肃省高校中(藏)药化学与质量研究省级重点实验室甘肃兰州730000

近年来,分子标记、转录组、功能基因组等分子生物学技术已应用于当归植物基源鉴定、遗传多样性、当归早期抽薹调控以及药效物质代谢分子机制的研究。该文介绍近年来分子生物学技术在当归资源学研究中的应用进展。

关键词：当归分子标记转录组学基因克隆

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基于高通量测序的当归抽薹相关基因分析

中国现代中药 2022年第2期24卷 243-248页

作者：王振恒王引权雒军荔淑楠晋玲陈燕甘肃中医药大学药学院甘肃兰州730000 甘肃省高校中(藏)药化学与质量研究省级重点实验室甘肃兰州730000 西北中藏药协同创新中心甘肃兰州730000

目的:筛选与当归抽薹相关的基因并探讨其分子机制。方法:取抽薹和未抽薹当归植株,剪取倒数第三片功能叶中部小叶片,利用BGISEQ-500测序平台对当归叶片基因进行高通量测序,再通过非冗余蛋白(NR)、核酸序列(NT)、Swiss-Prot、InterPro、... 详细信息

目的:筛选与当归抽薹相关的基因并探讨其分子机制。方法:取抽薹和未抽薹当归植株,剪取倒数第三片功能叶中部小叶片,利用BGISEQ-500测序平台对当归叶片基因进行高通量测序,再通过非冗余蛋白(NR)、核酸序列(NT)、Swiss-Prot、InterPro、京都基因与基因组百科全书(KEGG)、真核生物蛋白相邻类的聚簇(KOG)、基因本体(GO)数据库进行功能基因注释。结果:抽薹当归与未抽薹当归共有936个差异表达基因(DEGs),在公共数据库比对得到867个DEGs,其中505个基因有明确功能,这些功能基因中有182个上调基因。在DEGs中筛选与当归抽薹相关的基因。其中调节细胞生长的基因有CDC48C、CSLA2、CYCA1-1、AUG8、CER26、At1g65390、BTAF1;调节开花的基因有TPS1、ALA6、AP2、SOCI;调节叶片光合作用的基因主要有CAB37、CAP10A。结论:细胞形态建成相关的基因在抽薹当归叶的生长发育过程中发挥了重要作用。抽薹和未抽薹当归差异表达基因的研究丰富了当归基因资源,为进一步开展分子生物学及分子育种研究提供了基础数据。

关键词：当归抽薹转录组差异表达基因

当归咖啡酸-O-甲基转移酶基因克隆和序列分析

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中草药 2016年第7期47卷 1180-1186页

作者：雒军王引权温随超夏琦荔淑楠王振恒甘肃中医药大学甘肃兰州730000

目的克隆当归Angelica sinensis咖啡酸-O-甲基转移酶(caffeic acid O-methyltransferases,COMT)编码基因全长c DNA,并对序列进行生物信息学分析。方法提取当归叶片总RNA为c DNA合成模板,利用同源克隆结合c DNA末端快速扩增(RACE)技术克... 详细信息

目的克隆当归Angelica sinensis咖啡酸-O-甲基转移酶(caffeic acid O-methyltransferases,COMT)编码基因全长c DNA,并对序列进行生物信息学分析。方法提取当归叶片总RNA为c DNA合成模板,利用同源克隆结合c DNA末端快速扩增(RACE)技术克隆当归COMT全长c DNA,并利用NCBI、Ex PASy网站上的Blast N、Blast P、ORF Finder、Compute PI/Mw、Prot Scale、PROSITE、SWISS-MODEL等序列在线分析工具和MEGA、DNAMAN生物信息学软件对序列进行分析。结果获得COMT全长c DNA序列,并在Gen Bank注册(登录号KP188587)。序列分析表明,克隆的c DNA全长为1 436 bp,其中包括5’-UTR(76 bp)和3’-UTR(362 bp),含有1个1 098 bp的完整开放阅读框(opening reading frame,ORF),编码365个氨基酸的多肽链;预测蛋白质相对分子质量为40 230,理论等电点(p I)为5.43;无信号肽,具有典型的II型氧甲基转移酶结构域SAM_OMT_II。结论首次克隆当归COMT基因全长c DNA,为当归COMT基因功能研究和当归阿魏酸生物合成与调控的机制研究奠定基础。

关键词：当归咖啡酸-O-甲基转移酶基因克隆生物信息学分析信号肽

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不同施肥处理对当归药材质量的影响

江苏农业科学 2021年第10期49卷 126-131页

作者：彭桐王引权李钦荔淑楠魏丽娟党昇荣甘肃中医药大学药学院甘肃兰州730000 甘肃省中药质量与标准研究重点实验室培育基地甘肃兰州730000 甘肃省绿能农业科技股份有限公司甘肃天祝733200

以不施肥为对照,探究单施有机肥、施用生物有机肥加复合肥、单施复合肥,研究不同施肥处理对当归药材质量的影响,为当归栽培的合理施肥提供理论依据。参照2020年版《中华人民共和国药典》中四部方法测定当归水分、总灰分、酸不溶性灰分... 详细信息

以不施肥为对照,探究单施有机肥、施用生物有机肥加复合肥、单施复合肥,研究不同施肥处理对当归药材质量的影响,为当归栽培的合理施肥提供理论依据。参照2020年版《中华人民共和国药典》中四部方法测定当归水分、总灰分、酸不溶性灰分和醇溶性浸出物含量,采用甲苯法测定当归中多糖含量;采用高效液相色谱法(HPLC)测定当归中阿魏酸、阿魏酸松柏酯、洋川芎内酯I等7种化学成分的含量。结果表明,单施有机肥可显著降低当归药材的水分含量,提高浸出物含量;生物有机肥+复合肥处理可降低总灰分和酸不溶性灰分含量并提高浸出物含量;4种施肥处理之间当归多糖含量并无显著性差异;根据主成分分析结果,单施复合肥和单施有机肥可促进当归中7种主要药效成分含量的提高。综合来看,本研究中当归的最佳施肥条件为单施有机肥4 797.6 kg/hm^(2)。

关键词：施肥当归质量 HPLC 主成分分析

适宜当归实时荧光定量分析的总RNA提取方法研究

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中国农学通报 2014年第21期30卷 235-239页

作者：温随超雒军王引权荔淑楠甘肃中医学院兰州730000 甘肃省高校中(藏)药化学与质量研究省级重点实验室兰州730000

为了有效消除次生物质、多糖和多酚类物质的严重干扰,获得高质量适宜于实时荧光定量分析的当归总RNA,本研究采用CTAB法、试剂盒法和Trizol法分别提取当归根、茎、叶组织的总RNA,并通过紫外可见光分光光度计、非变性琼脂糖凝胶电泳和反... 详细信息

为了有效消除次生物质、多糖和多酚类物质的严重干扰,获得高质量适宜于实时荧光定量分析的当归总RNA,本研究采用CTAB法、试剂盒法和Trizol法分别提取当归根、茎、叶组织的总RNA,并通过紫外可见光分光光度计、非变性琼脂糖凝胶电泳和反转录荧光定量PCR检测总RNA的纯度、产率、完整性及质量。结果表明:CTAB法提取的当归根、茎、叶组织总RNA纯度较高、完整性较好且叶组织总RNA得率较高;试剂盒法所提的总RNA完整性亦较好,但纯度略差且各组织的得率均较低;Trizol法提取的茎组织总RNA能满足荧光定量PCR要求,但提取的根和叶组织总RNA均出现严重污染,无法满足后续研究要求。因此,CTAB法是一种经济、可靠、适宜当归实时荧光定量分析的总RNA提取方法。本研究结果为今后有效开展当归分子生物学研究奠定了方法学基础,也为其他药用植物总RNA的提取提供了参考。

关键词：当归总RNA 提取方法实时荧光定量分析

当归根部中主要有效成分的动态积累和转化研究

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中草药 2021年第21期52卷 6663-6668页

作者：雒军王引权吴国泰王艳王振恒荔淑楠彭桐甘肃中医药大学甘肃兰州730000 甘肃省中药质量与标准研究重点实验室甘肃兰州730000 西北中藏药协同创新中心甘肃兰州730000

目的分析当归Angelica sinensis中阿魏酸和藁本内酯等主要有效成分在其根部的积累规律和转化机制。方法采用HPLC法测定不同生长期当归根部中阿魏酸、阿魏酸松柏酯和藁本内酯等8种苯酞类挥发油成分的含量,结合体外转化研究成果进行分析... 详细信息

目的分析当归Angelica sinensis中阿魏酸和藁本内酯等主要有效成分在其根部的积累规律和转化机制。方法采用HPLC法测定不同生长期当归根部中阿魏酸、阿魏酸松柏酯和藁本内酯等8种苯酞类挥发油成分的含量,结合体外转化研究成果进行分析。结果阿魏酸和阿魏酸松柏酯含量从苗期到根膨大期沿着相同的方向不断增加,而从根膨大期到收获期分别逐渐降低和升高,朝2个相反的方向变化,提示在当归体内可能存在阿魏酸和松柏醇转化为阿魏酸松柏酯的过程。藁本内酯和5种转化产物含量总体随生长期呈现上升趋势,尤其从根膨大期到成药期增长速度极快,符合成药期特性;藁本内酯含量远远大于其他6种苯酞类转化产物洋川芎内酯I、洋川芎内酯H、阿魏酸松柏酯、洋川芎内酯A、正丁基苯酞、欧当归内酯的含量,提示在当归活体内藁本内酯的转化程度不高,具体转化机制有待进一步研究。结论阿魏酸和藁本内酯在不同生长期具有不同的积累和转化规律,可为当归药材生产、炮制和质量评价提供理论支持。

关键词：当归阿魏酸阿魏酸松柏酯藁本内酯药效成分转化洋川芎内酯I 洋川芎内酯H 洋川芎内酯A 正丁基苯酞欧当归内酯

当归4-香豆酸辅酶A连接酶基因克隆与组织表达分析

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中国中药杂志 2015年第24期40卷 4824-4829页

作者：温随超王引权雒军夏琦樊秦荔淑楠王振恒甘肃中医药大学甘肃兰州730000

4-香豆酸辅酶A连接酶(4-coumarate coenzyme A ligase,4CL)为高等植物苯丙烷代谢途径关键酶之一,在当归阿魏酸的生物合成中起调控作用。研究利用同源克隆结合c DNA末端快速扩增(RACE)技术克隆当归4CL编码基因全长c DNA序列,并用实时荧... 详细信息

4-香豆酸辅酶A连接酶(4-coumarate coenzyme A ligase,4CL)为高等植物苯丙烷代谢途径关键酶之一,在当归阿魏酸的生物合成中起调控作用。研究利用同源克隆结合c DNA末端快速扩增(RACE)技术克隆当归4CL编码基因全长c DNA序列,并用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析4CL基因在当归幼苗生长过程中根、茎、叶组织中的表达特征。结果表明,获得的4CL c DNA序列(在Gen Bank已注册,登录号为KT880508)全长1 815 bp,含有1个1 632 bp的完整开放阅读框(opening reading frame,ORF),编码544个氨基酸的多肽链。4CL基因在当归幼苗不同生长阶段的根、茎、叶组织中均有表达,随着苗龄增大,茎、叶中的相对表达量显著增加(P<0.05),而根中表达量变化不大,表明4CL基因在当归幼苗中的表达具有明显的时空性。该研究为进一步研究4CL基因的结构与功能,解析当归阿魏酸的合成代谢机制和时空调控的分子基础奠定了工作基础。

关键词：当归 4-香豆酸辅酶A连接酶基因克隆基因表达