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基于GBS简化基因组技术的蕲艾遗传多样性分析

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中国实验方剂学杂志 2024年第18期30卷 171-177页

作者：陈昌婕肖闯马钰洋苗玉焕刘大会湖北中医药大学药学院武汉430065 湖北时珍实验室武汉430065

目的:探究45份艾种质资源的遗传关系,揭示其遗传变异特点。方法:基于基因分型(GBS)的简化基因组技术对45份资源进行了单核苷酸多态性(SNP)位点挖掘,并利用SNP标记进行了主成分分析、系统发育分析、群体遗传结构分析和遗传变异分析。结果... 详细信息

目的:探究45份艾种质资源的遗传关系,揭示其遗传变异特点。方法:基于基因分型(GBS)的简化基因组技术对45份资源进行了单核苷酸多态性(SNP)位点挖掘,并利用SNP标记进行了主成分分析、系统发育分析、群体遗传结构分析和遗传变异分析。结果:共获得111.91 Gb数据,测序结果的Q20和Q30分别为96.39%和90.33%,平均GC含量为39.37%,clean reads与参考基因组的比对率为70.24%~98.97%,共获得22 399个Indel和170 539个SNP位点,其中第10对染色体上的变异位点最多;主成分分析、聚类分析和遗传多样性分析表明,45份资源可以被分为3个类群,类群Ⅰ包含的3份资源均来源于蕲春县,第Ⅱ类群资源均为野生种,类群Ⅲ包含31份种质,来源最为复杂;同时,这45份种质可分为3亚类,包含来源于3个祖先的遗传信息,说明不同种源的艾遗传组成比较复杂,尤其是来源于湖北省蕲春县的种质。结论:该研究可为蕲艾的新品种选育、特异性SNP标记的开发、艾的亲缘关系研究提供理论支撑。

关键词：蕲艾基因分型(GBS) 单核苷酸多态性(SNP)标记遗传多样性分析聚类分析

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基于蕲艾产量和品质的氮肥适宜施用量研究

植物营养与肥料学报 2021年第9期27卷 1665-1674页

作者：马琳陈昌婕苗玉焕郭兰萍刘大会湖北中医药大学中药资源中心湖北武汉430065 中国中医科学院中药资源中心道地药材国家重点实验室培育基地北京100700

【目的】中草药栽培不仅需要高产,更需要优良的品质。施用氮肥是提高中草药产量的重要措施,探究氮肥不同施用量对蕲艾(Artemisia argyi)生长、产量和品质的影响,为蕲艾规范化施氮提供科学依据。【方法】田间试验在湖北蕲春蕲艾试验基地... 详细信息

【目的】中草药栽培不仅需要高产,更需要优良的品质。施用氮肥是提高中草药产量的重要措施,探究氮肥不同施用量对蕲艾(Artemisia argyi)生长、产量和品质的影响,为蕲艾规范化施氮提供科学依据。【方法】田间试验在湖北蕲春蕲艾试验基地进行,供试田块2018年为新艾田,2019年为老艾田。在施用P_(2)O_(5)120 kg/hm^(2)、K_(2)O 120 kg/hm^(2)的基础上,设置0、60、120、180、240 kg/hm^(2)5个施氮处理。在蕲艾收获时,调查农艺性状和叶片产量,分析叶片矿质元素积累量、品质,并计算氮肥利用效率。【结果】随着氮肥施用量的增加,蕲艾出苗数和叶片产量先增加后降低,2018、2019年当氮肥施用量分别为168和172 kg/hm^(2)时,蕲艾叶片产量最高可达7030和6200 kg/hm^(2);艾叶中氮和铜元素含量持续上升,钾和镁元素含量分别在氮肥施用量为60和120 kg/hm^(2)时最高;磷含量在氮肥施用量为240 kg/hm^(2)时最高。蕲艾绒产量先增加后降低,2018、2019年当氮肥施用量分别为147和142 kg/hm^(2)时,蕲艾绒产量最高可达1743和1426 kg/hm^(2);总挥发油及其组分β-丁香烯和石竹素含量持续增加,桉油精、α-侧柏酮、樟脑、龙脑和α-石竹烯含量在氮肥施用量为180 kg/hm^(2)时最高;酚酸和黄酮类成分含量在氮肥施用量为60~120 kg/hm^(2)时较高。另外,氮肥偏生产力、艾叶氮肥吸收率和氮肥农学效率均随氮施用量增加呈降低趋势。【结论】新艾田和老艾田上蕲艾的产量和质量对氮肥施用量的响应一致。蕲艾以叶片产量为目标,建议氮肥用量为170(168~172)kg/hm^(2);以艾绒产量为目标,建议氮肥用量为144(141~147)kg/hm^(2);以提取挥发油及其组分为目标,建议氮肥用量在180 kg/hm^(2)左右;以提取酚酸和黄酮类成分为目标,建议氮肥用量为60~120 kg/hm^(2)。

关键词：蕲艾施氮量产量艾绒挥发油黄酮氮肥效率

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蕲艾干物质及矿质营养元素累积与分配特征

中国实验方剂学杂志 2022年第24期28卷 186-196页

作者：郭璐娟陈昌婕李金鑫方艳张宝徽刘大会湖北中医药大学中药资源中心武汉430065

目的:明确蕲艾干物质及矿质元素累积与分配规律,为高产和养分资源高效利用提供技术支撑。方法:选择“蕲青1号”和“蕲黄1号”2个蕲艾栽培品种为试材,研究不同时期蕲艾不同器官干物质的构成特点、各器官矿质元素含量和累积分配特性及蕲... 详细信息

目的:明确蕲艾干物质及矿质元素累积与分配规律,为高产和养分资源高效利用提供技术支撑。方法:选择“蕲青1号”和“蕲黄1号”2个蕲艾栽培品种为试材,研究不同时期蕲艾不同器官干物质的构成特点、各器官矿质元素含量和累积分配特性及蕲艾叶片挥发油含量和2种指标组分桉油精、龙脑的动态变化。结果:2—3月为蕲艾生长初期,干物质主要分配在叶片;进入4月份蕲艾生长加快,4—6月中旬为营养生长盛期,干物质主要分配于茎及叶;6月下旬蕲艾进入生殖生长期,干物质主要分配于茎,8月花期后不再进行干物质积累。全生育期蕲艾挥发油含量在整个营养生长盛期维持在1.10%以上的较高水平,6月14日最高可达1.33%(蕲青1号)、1.23%(蕲黄1号),桉油精相对质量分数在营养生长期达到峰值为8.67%(蕲青1号)、13.07%(蕲黄1号),龙脑相对质量分数在生长初期达到峰值为2.63%(蕲青1号)、5.94%(蕲黄1号),叶片中矿质元素氮、磷、钾、锌同挥发油含量和桉油精、龙脑相对含量呈正相关。9种矿质元素中,大量元素氮、磷、钾、钙的含量和微量元素铁、锌的含量在生长初期达到最高值,以茎、叶含量高;大量元素镁和微量元素锰、铜的含量在营养生长期含量最高,此时期其他元素含量下降,养分逐渐向蕾、花等器官中转移。全生育期中不同器官的钾、钙、锌的分布特征表现为叶>茎>根,氮、磷、铜、镁、锰的分布特征表现为叶>根>茎,铁的分布特征表现为根>叶>茎。蕲艾干物质总量与营养元素吸收量间呈正相关关系,蕲艾对大量元素吸收表现为钾>氮>磷>钙>镁,各元素吸收比约为2.66∶2.51∶0.6∶0.11∶0.04,对微量元素吸收表现为锰>铁>锌>铜,各元素吸收比例约为0.25∶0.17∶0.05∶0.04。药材生产过程中,每生产蕲艾药材100 kg需要5种大量元素的量分别约为钾4.11 kg,氮3.58 kg,磷0.91 kg,钙0.18 kg,镁0.06 kg,需要5种微量元素的量分别约为锰6.64 g,铁2.56 g,锌1.30 g,铜0.92 g。结论:蕲艾应施足有机肥和磷、钾肥做底肥,4—6月营养生长盛期是蕲艾干物质积累量最大的时期,也是营养元素需求的最大效率期,应及时追肥和早追肥,施肥以氮肥为主,并加以适量微肥,钙、镁肥从营养中期开始需求较大,后期应及时施入保证留种田植株营养生长,为蕲艾药材的品质提供质量保障。

关键词：蕲艾生长时期干物质挥发油矿质元素累积分配

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蕲艾种苗质量标准研究

时珍国医国药 2021年第2期32卷 443-446页

作者：陈昌婕陈盛秋马琳罗丹丹马毅平刘大会湖北中医药大学药学院湖北武汉430065 蕲春县农业技术推广中心湖北蕲春438300 湖北省果茶办公室湖北武汉430070

目的研究蕲艾根状茎质量和育苗条件对其繁育种苗质量的影响,在此基础上制定用于育苗的蕲艾根状茎规格等级,制定蕲艾种苗的质量分级标准。方法在大棚和大田这两个不同育苗条件下进行试验,对蕲艾根状茎按其部位、长度、直径进行分类并播种... 详细信息

目的研究蕲艾根状茎质量和育苗条件对其繁育种苗质量的影响,在此基础上制定用于育苗的蕲艾根状茎规格等级,制定蕲艾种苗的质量分级标准。方法在大棚和大田这两个不同育苗条件下进行试验,对蕲艾根状茎按其部位、长度、直径进行分类并播种,于出苗期测定不同处理下蕲艾种苗的幼苗存苗率、出苗增值率、苗高、地径、叶片数、叶片大小、须根数和叶绿素含量,并对各项数据进行统计分析。结果用于生产的蕲艾根状茎长度应在5.0 cm以上,直径应大于2.5 mm,且应避免使用根状茎的基部;参考K-聚类分析的结果,将蕲艾种苗分为三个等级,一等种苗:苗高≥16 cm,地径≥2.20 mm,叶片数≥17片,叶片宽≥5 cm,叶片长≥6 cm,须根数≥18个,叶绿素SPAD值≥39。二等种苗:苗高≥14 cm,地径≥1.80 mm,叶片数≥15片,叶片宽≥4 cm,叶片长≥5 cm,须根数≥14个,叶绿素SPAD值≥29。三等种苗:苗高≥10 cm,地径≥1.50 mm,叶片数≥10片,叶片宽≥3 cm,叶片长≥4 cm,须根数≥6个,叶绿素SPAD值≥27。结论优选了蕲艾育苗条件和栽种用根状茎的质量要求,制定了蕲艾种苗等级标准,为蕲艾规范化栽培中优质种苗生产提供参考。

关键词：蕲艾根状茎种苗等级标准 K-聚类分析

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不同艾种质资源叶片品质的分析与评价

中国实验方剂学杂志 2021年第9期27卷 129-136页

作者：陈昌婕罗丹丹苗玉焕郭兰萍刘大会湖北中医药大学药学院武汉430065 中国中医科学院中药资源中心道地药材国家重点实验室培育基地北京100700

目的:对100份艾种质资源的14个品质性状进行综合评价,分析不同种质艾叶的质量差异并筛选出特异种质。方法:从全国收集艾种质资源,测定各种质的艾叶出绒率和总挥发油含量,运用超高效液相色谱(UPLC)测定艾叶中12种黄酮和酚酸类成分含量,... 详细信息

目的:对100份艾种质资源的14个品质性状进行综合评价,分析不同种质艾叶的质量差异并筛选出特异种质。方法:从全国收集艾种质资源,测定各种质的艾叶出绒率和总挥发油含量,运用超高效液相色谱(UPLC)测定艾叶中12种黄酮和酚酸类成分含量,并利用相关性分析、主成分分析和聚类分析对艾叶品质进行综合评价。结果:艾种质资源具有丰富的遗传多样性,14个品质性状的变异系数在25.67%~127.34%,其中绿原酸、隐绿原酸、异夏佛塔苷、异绿原酸B和异绿原酸A的变异系数超过70%,变异较大;艾叶出绒率与9个品质性状呈负相关,艾叶总挥发油与10个品质性状呈正相关,而各黄酮和酚酸类成分多呈相互协同的作用;对12个黄酮和酚酸类成分进行主成分分析,可提取出4个主成分,以S98(浙江省杭州市),S84(湖南省邵阳市隆回县),S66(湖北省麻城市福田河镇),S35(湖北省黄冈市蕲春县八里湖乡),S15(河南省安阳市汤阴县伏道乡)所对应的种质艾叶中黄酮和酚酸类成分综合得分最高;系统聚类分析表明,欧式距离为8.0可以将100份种质分为4个类群:第Ⅰ类群包含90份资源,第Ⅱ类群包含3份资源,第Ⅲ类群包含3份类群,第Ⅳ类群包含4份类群,其中第Ⅱ类群黄酮和酚酸类成分含量较高,第Ⅲ类群总挥发油含量较高,第Ⅳ类群艾叶出绒率较高。结论:不同艾种质叶片品质差异较大,该研究可为艾种质资源的品质评价和品种选育提供依据。

关键词：艾种质资源超高效液相色谱法黄酮品质聚类分析

基于农艺性状和叶片表型性状的艾种质资源多样性分析

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中国中药杂志 2021年第11期46卷 2773-2782页

作者：陈昌婕罗丹丹苗玉焕郭兰萍刘大会湖北中医药大学药学院湖北武汉430065 中国中医科学院中药资源中心道地药材国家重点实验室培育基地北京100700

为研究艾种质资源的表型多样性,提高其栽培和育种的效率,该研究收集了来自全国59个地区的100份艾种质资源,并对其20个农艺性状和叶片表型性状进行观测和描述,进行了表型多样性分析、相关性分析、主成分分析和聚类分析。结果显示:20个性... 详细信息

为研究艾种质资源的表型多样性,提高其栽培和育种的效率,该研究收集了来自全国59个地区的100份艾种质资源,并对其20个农艺性状和叶片表型性状进行观测和描述,进行了表型多样性分析、相关性分析、主成分分析和聚类分析。结果显示:20个性状的遗传多样性指数为0.82~4.37,其中遗传多样性指数最大的是基部叶裂深度,最小的是叶片宽;12个数量性状的变异系数为10.55%~41.47%,变异系数最大的为枯叶高,最小的为叶绿素含量,且除分支夹角外,各个数量性状均趋近正态分布;相关性分析显示有28对性状相关性达到极显著水平(P<0.01),13对性状相关性达到显著水平(P<0.05);根据主成分分析将20个性状简化为9个主成分,其累积贡献率为73.414%,进而筛选出株高、枯叶高、茎径、叶基对称度、托叶、叶尖形状、基部叶裂深度、第二对裂片深度、叶片产量等9个性状为艾种质资源农艺性状和叶片表型性状评价的关键指标;聚类分析在遗传距离为21.2时可将100份艾种质分为3个类群,第Ⅰ类群为矮株粗茎大叶型,第Ⅱ类群为高株宽幅高产型,第Ⅲ类群为矮株细茎阔叶形,可以为艾种质资源的栽培鉴定和品种选育提供基础。

关键词：艾表型性状遗传多样性主成分分析聚类分析

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磷肥施用量对蕲艾生长和品质的影响

植物营养与肥料学报 2021年第8期27卷 1420-1431页

作者：陈昌婕马琳苗玉焕方艳郭兰萍刘大会湖北中医药大学中药资源中心湖北武汉430065 中国中医科学院中药资源中心道地药材国家重点实验室培育基地北京100700

【目的】探究不同磷肥施用量对蕲艾(Artemisia argyi)生长和品质的影响,为实现蕲艾的高产优质栽培提供科学施磷依据。【方法】蕲艾田间试验在湖北蕲春基地进行,供试材料2018年为新植蕲艾,2019年为二年生蕲艾。在施用氮肥(N)120 kg/hm^(2... 详细信息

【目的】探究不同磷肥施用量对蕲艾(Artemisia argyi)生长和品质的影响,为实现蕲艾的高产优质栽培提供科学施磷依据。【方法】蕲艾田间试验在湖北蕲春基地进行,供试材料2018年为新植蕲艾,2019年为二年生蕲艾。在施用氮肥(N)120 kg/hm^(2)、钾肥(K2O)120 kg/hm^(2)基础上,设置5个磷肥(P_(2)O_(5))用量:0、60、120、180、240 kg/hm^(2),依次表示为P_(0)、P_(60)、P_(120)、P_(180)、P_(240)处理。调查蕲艾农艺性状、叶片产量,分析艾叶中矿质元素积累量、出绒率、总挥发油及挥发性成分含量、黄酮和酚酸类成分含量。【结果】施用磷肥显著增加了蕲艾叶片产量,但2018年的4个施磷处理的艾叶产量没有显著差异,2019年的P_(60)处理显著低于P_(120)、P_(180)、P_(240)处理,P_(120)、P_(180)、P_(240)处理间没有显著差异。采用曲线拟合计算,2018和2019年蕲艾叶片产量达到最高的磷肥施用量分别为166.5和157.7 kg/hm^(2)。施磷提高了艾叶对N、P、Ca的吸收,降低了对Cu的吸收,对艾叶Mg和Zn元素含量无明显影响。随磷肥施用量的增加,磷肥叶片利用率、磷肥农学效率呈先增加后降低的趋势,磷肥偏生产力呈逐渐降低的趋势。新植艾叶和两年生艾叶出绒率最高的处理分别为P_(180)和P_(120),分别比P_(0)提高了21.0%和12.3%,经曲线拟合计算,最大出绒率对应的磷肥施用量分别为140.2和165.0 kg/hm^(2)。施入磷肥能显著提高蕲艾叶片中总挥发油、桉油精、8种黄酮和酚酸类成分含量,但α-侧柏酮和樟脑含量随磷肥施用量的增加呈降低趋势。对艾叶出绒率、总挥发油及4种挥发性成分含量、8种黄酮和酚酸类成分含量等14个艾叶品质指标进行主成分分析,新生艾叶提取的前3个主成分的累计贡献率为98.9%,二年生艾叶提取的前2个主成分的累积贡献率为92.6%。对艾叶综合品质得分进行排名,由高到低的顺序2018年为P_(120)>P_(180)>P_(240)>P_(60)>P_(0),2019年为P_(180)>P_(120)>P_(240)>P_(60)>P_(0)。【结论】在本试验条件下,施用磷肥可显著影响蕲艾的生长、叶片产量和品质,适宜的磷肥用量可显著提高蕲艾叶片的出绒率以及艾叶中挥发性成分的比例。磷肥施用量分别为P_(2)O_(5)180、120 kg/hm^(2)时新植蕲艾和2年生蕲艾叶的出绒率最高,综合品质得分排名靠前,且磷肥叶片利用率和磷肥农学效率都较高。

关键词：蕲艾磷肥产量品质磷肥效率

不同艾种质资源矿质元素含量及其与品质的关系

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中国中药杂志 2022年第4期47卷 880-888页

作者：陈昌婕苗玉焕方艳郭兰萍曾原刘大会湖北中医药大学中药资源中心湖北武汉430065 中国中医科学院中药资源中心道地药材国家重点实验室培育基地北京100700 招商局健康产业(蕲春)有限公司湖北黄冈435300

为明确不同艾种质资源矿质元素的含量特性及其与艾叶品质指标的关系,该研究以100份艾种质资源为研究对象,测定了艾叶中氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、铝(Al)、锰(Mn)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)10种矿质元素含量,并运用相关性分... 详细信息

为明确不同艾种质资源矿质元素的含量特性及其与艾叶品质指标的关系,该研究以100份艾种质资源为研究对象,测定了艾叶中氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、铝(Al)、锰(Mn)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)10种矿质元素含量,并运用相关性分析、通径分析和聚类分析探究其与品质指标的相互关系。结果显示,艾叶中10种矿质元素含量的变异系数为12.23%~64.38%,遗传多样性指数为0.97~3.09,其中N、P、Zn元素具有明显的遗传多样性;相关性分析显示,10种矿质元素中N、P、K元素呈较强正相关,除Mg与Al元素呈负相关外,Ca、Mg、Al、Mn、Fe、Cu、Zn元素间均呈明显正相关;矿质元素与艾叶品质的相关性分析显示有17对性状存在显著相关。通径分析表明,P、K、Ca、Mn元素对艾叶产量影响较大,P、K、Mg元素对艾叶出绒率影响较大,N、P、K元素对总挥发油含量影响较大,P、K元素对桉油精含量影响较大,P、K、Ca元素对异泽兰黄素含量影响较大。100份种质可以分为3类,其中第Ⅰ类群对P、K、Mg元素的富集能力较强,且矿质元素的综合性状较好,具有较高的开发潜力,第Ⅱ类群对Ca、Mn、Fe、Zn元素富集能力较强,第Ⅲ类群对N、Al元素的富集能力较强。该研究可为艾的资源评价、品种选育提供新的思路,为肥料的施用提供参考。

关键词：艾种质资源矿质元素通径分析聚类分析

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艾与7个近缘种形态及挥发性成分的比较研究

植物科学学报 2024年第4期42卷 509-518页

作者：陈昌婕苗玉焕马钰洋肖闯刘大会湖北中医药大学药学院武汉430065 湖北时珍实验室武汉430065

采用目视鉴定和气相色谱仪-质谱联用(GC-MS)技术,从形态和挥发性成分方面比较艾(Artemisia argyi Lé*** Van.)和其他7个近缘种,并利用主成分分析(PCA)与聚类分析进行系统评价。结果显示,艾的植株形态与近缘种有明显的差异,具有植株高... 详细信息

采用目视鉴定和气相色谱仪-质谱联用(GC-MS)技术,从形态和挥发性成分方面比较艾(Artemisia argyi Lé*** Van.)和其他7个近缘种,并利用主成分分析(PCA)与聚类分析进行系统评价。结果显示,艾的植株形态与近缘种有明显的差异,具有植株高大、香气明显、叶厚而柔韧、茎秆被短白毛且有明显纵棱纹等特点;从挥发性成分中鉴定出28种共有成分和28种特征成分,通过PCA进一步筛选出17个差异代谢物,利用聚类分析可将各物种彼此区分。本研究结果可为艾及其近缘种的鉴定提供参考。

关键词：艾蒿属形态特征挥发性成分物种鉴定