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根边缘细胞缓解土荆芥淋溶途径化感作用对苦荞麦代谢扰动的机制

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生态学报 2024年第6期44卷 2437-2451页

作者：龚意豫谢媛怡李玖一马丹炜四川师范大学生命科学学院成都610101

土荆芥(Chenopodium ambrosioides)可通过淋溶途径的化感作用抑制周围植物的种子萌发和幼苗生长,而根边缘细胞(Root border cells,RBCs)对此具有缓解效应。为探讨这一效应的分子机制,以苦荞麦(Fagopyrum tataricum)为研究对象,测定了在... 详细信息

土荆芥(Chenopodium ambrosioides)可通过淋溶途径的化感作用抑制周围植物的种子萌发和幼苗生长,而根边缘细胞(Root border cells,RBCs)对此具有缓解效应。为探讨这一效应的分子机制,以苦荞麦(Fagopyrum tataricum)为研究对象,测定了在土荆芥水浸提液处理前及处理后,保留RBC组和移除RBC组根尖活性氧(ROS)、超氧阴离子(O_(2)^(-))和丙二醛(MDA)含量以及抗氧化酶[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)]活性的差异。再利用转录组测序分析上述处理对其代谢通路的影响,并进行qRT-PCR验证。结果表明:土荆芥水浸提液处理后,苦荞麦根尖ROS、O_(2)^(-)和MDA的含量以及抗氧化酶(POD和CAT)活性明显提高,且RBC移除组升高更多。通路分析表明,土荆芥水浸提液处理后,移除和保留RBCs组的苯丙素合成、α-亚麻酸代谢、类黄酮合成和谷胱甘肽代谢通路都显著发生改变。其中,苯丙素合成通路以抑制为主,且移除RBCs后受到抑制的程度更低;α-亚麻酸代谢通路中的甾酯水解酶(steryl ester hydrolase,TGL4)和磷脂酶A1(phospholipase A1,DAD1)的表达量大幅上调,而在移除RBCs组则未见变化,TGL4和DAD1负责将磷脂酰胆碱催化形成α-亚麻酸,为抑制植物生长并提高抗性的茉莉酸(JA)提供丰富的底物。此外,与根部疏水性有关的角质、木栓质和蜡合成通路只在移除RBCs组显著改变。上述结果表明,根边缘细胞通过影响根尖抗逆物质合成(苯丙素通路)、抗氧化酶和非酶抗氧化系统(类黄酮和谷胱甘肽)和根部疏水性等方面,以及提高茉莉酸(JA)的表达,在生长和防御中寻找平衡,缓解土荆芥水溶性物质化感胁迫;土荆芥水溶性物质成分复杂,具体哪一种成分在其化感作用中扮演主效作用,尚待进一步研究确证。

关键词：土荆芥化感作用苦荞麦根边缘细胞代谢调控转录组

西南手参醇提取物的体外抗氧化和体外抗肿瘤活性评价

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广西植物 2024年

作者：范晶钰任雨敏唐鲜李玖一马丹炜聂申明四川师范大学生命科学学院西南土地资源评价与监测教育部重点实验室(四川师范大学) 四川省九龙县润德中药材科技有限公司

为挖掘西南手参醇提物的应用潜力，该研究采用高效液相色谱法、生化分析技术和MTT法，研究了西南手参醇提物体外抗氧化活性与体外抗肿瘤活性。结果表明：（1）供试西南手参醇提物中含有天麻素(质量分数为2.5 mg·g-1)。（2）西南手参醇... 详细信息

为挖掘西南手参醇提物的应用潜力，该研究采用高效液相色谱法、生化分析技术和MTT法，研究了西南手参醇提物体外抗氧化活性与体外抗肿瘤活性。结果表明：（1）供试西南手参醇提物中含有天麻素(质量分数为2.5 mg·g-1)。（2）西南手参醇提物对羟基自由基、ABTS+自由基以及DPPH自由基具有显著的清除能力，并且随着浓度的升高，作用更加明显，具有浓度依赖性，西南手参醇提物的浓度为2.0 mg·m L-1时最为显著，2.0 mg·m L-1的手参醇提取物对羟自由基、ABTS+自由基和DPPH自由基的清除率分别为81.68%,19.94%和48.16%，而天麻素仅对羟基自由基具有清除能力，对ABTS+自由基与DPPH自由基没有清除能力。（3）2.0 mg·m L-1的西南手参醇提物对人肝癌SMMC-7721和HepG-2细胞的半数抑制浓度为5.170 mg·m L-1和4.551 mg·m L-1，对人胃癌BGC-823和MKN-45细胞的半数抑制浓度为1.759 mg·m L-1和1.564 mg·m L-1，对人乳腺癌MDA-MB-231细胞半数抑制浓度为2.665 mg·m L-1，对人胶质瘤U251细胞的半数抑制浓度4.401 mg·m L-1，说明西南手参醇提物对人肝癌SMMC-7721和HepG-2细胞、人胃癌BGC-823和MKN-45细胞、人乳腺癌MDA-MB-231细胞以及人胶质瘤U251细胞活性均有显著的抑制作用，其中对人胃癌BGC-823和MKN-45细胞的抑制效果最为显著，表明西南手参的抗肿瘤作用具有广谱性。该研究结果认为西南手参醇提物具有抗氧化活性且比其抗氧化活性物质天麻素具有更广谱的活性氧清除能力，依据活性氧与肿瘤发生之间的关系将其用于抗肿瘤的研究，发现具有广泛的抗肿瘤特性，发挥了天然植物通过多种成分的协同作用的特性，抑制了多种肿瘤细胞尤其是人胃癌细胞的增殖。

关键词：西南手参天麻素醇提取物抗氧化抗肿瘤

中国特有种大理白前对高寒环境的形态适应特征

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植物研究 2024年第3期44卷 389-399页

作者：唐双龙陈时鑫王煜马丹炜杨世辉聂申明扎西泽里田正友四川师范大学生命科学学院成都610101 四川省九龙县民族医院九龙626200 四川省九龙县润德中药材科技有限公司九龙626200 四川省九龙县农牧农村和科技局九龙626200

高寒草甸具有辐射强、低气压、风大、昼夜温度骤变等不利于植物生长的环境特征,为了探讨中国特有种大理白前(Cynanchum forrestii)对高寒环境的生态适应,以川西南九龙县高寒草甸(海拔3 100~3 500 m)的大理白前为对象,采用光学显微镜技... 详细信息

高寒草甸具有辐射强、低气压、风大、昼夜温度骤变等不利于植物生长的环境特征,为了探讨中国特有种大理白前(Cynanchum forrestii)对高寒环境的生态适应,以川西南九龙县高寒草甸(海拔3 100~3 500 m)的大理白前为对象,采用光学显微镜技术和扫描电镜技术研究了大理白前的形态解剖特征,并采用TCC法分析了花粉和种子的生活力。结果表明:大理白前的叶、茎、花均被有丰富的单列细胞组成的表皮毛;叶片和茎的表皮角质层较厚;叶的气孔较大而下生,栅栏组织和海绵组织发达;茎表皮细胞小、细胞壁厚,皮层由7层细胞组成,排列紧密,细胞内储藏有丰富的物质,维管柱所占比例较大,木射线数量较多,髓部发达且储藏物质丰富;根维管组织发达,皮层细胞储藏有丰富的物质;种子和花粉活力较高、合生花冠、合蕊柱、种子具有种毛,以及种皮厚而坚硬等特征为提高繁殖效率提供了保障。上述结果表明,大理白前具有一整套适应高寒环境的外部形态和内部结构特征,使其保持较高的抗辐射、抗旱和抗寒能力,为大理白前在高寒环境中成功生存和繁衍奠定了结构基础。

关键词：大理白前高寒草甸形态解剖特征花粉和种子的生活力生态适应性

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大叶桉挥发物对蚕豆细胞毒性效应及信号调节

广西植物 2023年第5期43卷 947-959页

作者：任雨敏孟巧巧王煜马丹炜四川师范大学生命科学学院成都610101

为探讨大叶桉(Eucalyptus robusta)化感作用的细胞学机制,该研究以大叶桉挥发油及其主要成分α-蒎烯和桉油精为供体,以蚕豆(Vicia faba)的根细胞和叶保卫细胞为靶标,运用显微技术、细胞化学技术和qRT-PCR技术,研究了大叶桉挥发物的毒性... 详细信息

为探讨大叶桉(Eucalyptus robusta)化感作用的细胞学机制,该研究以大叶桉挥发油及其主要成分α-蒎烯和桉油精为供体,以蚕豆(Vicia faba)的根细胞和叶保卫细胞为靶标,运用显微技术、细胞化学技术和qRT-PCR技术,研究了大叶桉挥发物的毒性效应。结果表明:(1)在大叶桉挥发物作用下,蚕豆幼根生长受抑制并表现为时间-浓度依赖效应,其化感效应强弱由大到小依次为挥发油、α-蒎烯和桉油精。(2)蚕豆根边缘细胞活性降低,分生区细胞微核率升高,有丝分裂指数下降且大部分细胞的细胞周期被阻滞在分裂前期。(3)蚕豆叶保卫细胞内NADPH氧化酶活性升高,活性氧(reactive oxygen species,ROS)爆发,微丝聚合,气孔开度下降;叶保卫细胞的核畸变率升高,细胞活性降低甚至发生caspase依赖性细胞凋亡,而Ca^(2+)通道阻断剂(LaCl_(3))、活性氧清除剂(AsA)和硝酸还原酶抑制剂(NaN_(3))均可显著提高保卫细胞存活率,说明大叶桉挥发物改变了信号分子Ca^(2+)、ROS和NO的信号调节。综上表明,大叶桉挥发物的细胞毒性和遗传毒性改变了受体细胞的信号转导途径,诱发了细胞遗传畸变,导致受体根边缘细胞保护功能障碍和气孔运动障碍,从而影响受体根系生长和光合作用,最终导致受体生长受阻。该研究结果为大叶桉种植区的科学种植和管理提供了理论依据。

关键词：大叶桉挥发物化感作用毒性效应信号调节

信号分子活性氧和NO在土荆芥化感胁迫诱导蚕豆根边缘细胞死亡中的调控

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生态学报 2022年第2期42卷 818-827页

作者：何胜利谷从璟马丹炜张红四川师范大学生命科学学院成都610101 云南省梁河县第一中学梁河679200

为了探讨入侵植物土荆芥(Chenopodium ambrosioides L.)化感作用如何干扰受体植物的防御功能,以蚕豆(Vicia faba L.)为受体,研究了土荆芥挥发油及其主要成分ρ⁃对伞花素和α⁃萜品烯对根边缘细胞活性及其胞外诱捕网厚度的影响,并测定了... 详细信息

为了探讨入侵植物土荆芥(Chenopodium ambrosioides L.)化感作用如何干扰受体植物的防御功能,以蚕豆(Vicia faba L.)为受体,研究了土荆芥挥发油及其主要成分ρ⁃对伞花素和α⁃萜品烯对根边缘细胞活性及其胞外诱捕网厚度的影响,并测定了细胞内信号分子活性氧(Reactive oxygen species,ROS)和NO水平的变化。结果表明:在土荆芥挥发油、ρ⁃对伞花素和α⁃萜品烯作用下,蚕豆根边缘细胞粘胶层厚度增加,细胞活性下降,而ROS和NO水平升高,且表现为浓度依赖效应,细胞死亡率、ROS水平和NO水平三者之间存在着显著的正相关(P<0.05)。ROS清除剂抗坏血酸(AsA)、硝酸还原酶抑制剂(NaN_(3))和泛Caspase抑制剂Z⁃VAD⁃FMK均可有效缓解挥发性物质的细胞致死效应,表明ROS和NO诱导根边缘细胞发生了Caspase依赖性细胞凋亡。上述结果表明土荆芥挥发性化感物质诱导蚕豆根边缘细胞内NO和ROS的水平上升,二者协同作用导致细胞凋亡,引起受体防御功能障碍,从而抑制了植物根系的生长。

关键词：土荆芥化感胁迫根边缘细胞凋亡 NO ROS

青稞根边缘细胞的发育特性及其对密花香薷挥发油胁迫的响应

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西南农业学报 2023年第7期36卷 1393-1399页

作者：周汐婕肖云星谢雨思马丹炜四川师范大学生命科学学院成都610101

【目的】探讨农作物青稞(Hordeum vulgare L.)根边缘细胞(Root border cells,RBCs)对挥发油的防御响应机制,为青藏高原农田生态系统农作物的保产增产提供理论依据。【方法】采用纯琼脂悬空气培养法,在研究青稞RBCs发育特性基础上,探讨青... 详细信息

【目的】探讨农作物青稞(Hordeum vulgare L.)根边缘细胞(Root border cells,RBCs)对挥发油的防御响应机制,为青藏高原农田生态系统农作物的保产增产提供理论依据。【方法】采用纯琼脂悬空气培养法,在研究青稞RBCs发育特性基础上,探讨青稞RBCs从细胞活性、粘胶层厚度、胞内活性氧(Reactive oxygen species,ROS)水平变化以及细胞死亡类型等方面对不同浓度密花香薷(Elsholtzia densa Benth.)挥发油的响应。【结果】青稞RBCs围绕根尖形成保护层,细胞形态呈圆形、弧形以及杆形,细胞长30~150μm,宽10~30μm;在5~40 mm根长范围内,青稞RBCs数量与根长呈正相关,在根长40 mm时达到峰值(1263个),此时RBCs数量为根长5 mm时的2.37倍;不同根长的RBCs存活率均维持在90%以上。经过密花香薷挥发油处理的青稞RBCs出现浅橘红色荧光,细胞核呈现橘红色荧光亮斑,RBCs活性丧失。随着挥发油处理浓度增加,青稞RBCs粘胶层厚度与细胞活性呈浓度依赖性变化;与对照相比,在最高浓度0.1μL/μL作用下,青稞RBCs粘胶层厚度增加1.64倍,细胞活性下降59.83%;同时,细胞内ROS水平呈上升趋势,在T3(0.06μL/μL)浓度处理下ROS相对荧光值达到最高(2.23);当挥发油和泛Caspase抑制剂Z-VAD-FMK共同作用时,由挥发油引起的细胞活性降低现象得以缓解,与未使用Z-VAD-FMK相比,细胞活性升高17.3%。【结论】青稞RBCs受到密花香薷挥发油胁迫后,通过增厚粘胶层抵御外界胁迫侵害,并产生ROS诱导细胞凋亡,从而缓解化感毒性。

关键词：青稞根边缘细胞发育挥发油化感胁迫响应

高寒条件下根际环境对极小种群大理白前竞争能力的影响

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生态学报 2023年第6期43卷 2555-2567页

作者：陈时鑫张伟马丹炜杨世辉彭文甫张红聂申明四川师范大学生命科学学院成都610101 四川师范大学地理与资源科学学院成都610101 四川省九龙县民族医院九龙626200 四川省九龙县润德中药材科技有限公司九龙626200

大理白前(Cynanchum forrestii Schltr)是中国无危极小种群野生植物,研究高寒环境下大理白前-根际土壤系统的化学计量特征及其元素吸收,有助于解析极小种群的生存策略及其对环境的适应能力。以川西九龙县高寒草甸中的大理白前为对象,研... 详细信息

大理白前(Cynanchum forrestii Schltr)是中国无危极小种群野生植物,研究高寒环境下大理白前-根际土壤系统的化学计量特征及其元素吸收,有助于解析极小种群的生存策略及其对环境的适应能力。以川西九龙县高寒草甸中的大理白前为对象,研究了其种群特征、光合色素特性、植物体和土壤的化学元素、根际土/非根际土的养分和细菌多样性。结果表明:与非根际土相比,根际土P、C/P和N/P较高而C/N较低,有机质(SOM)、全磷(TP)、全氮(TN)、速效氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)增加;大理白前根际土P与茎的N、C/P、N/P呈正相关,而与P、C/N呈负相关。高通量测序表明,根际土/非根际土的优势细菌包括6个类群。根际土的变形菌门、芽单胞菌门相对丰度较高,而酸杆菌门、拟杆菌门、放线菌门、厚壁菌门的相对丰度较低,拟杆菌门相对丰度降低了45.53%,变形菌门相对丰度增加了32.89%。RDA分析结果显示,变形菌门相对丰度与土壤C、N、P呈正相关。在高寒草甸中,大理白前株丛呈均匀分布,平均株高(27 cm)高于群落其他植物的平均水平,地上生物量占比高达41.24%,种群密度和生态位宽度较大;随着株高增加,叶面积增大,光合色素含量和Chla/Chlb先增加后下降,但比叶质量变化不大;根茎叶对土壤元素均具有富集作用,其中对Ca、Mn、Na、K、P富集能力和对P、Ca、K转移能力较强。叶的C/N、C/P和N/P高于根、茎,各器官的N/P均小于14,表明养分主要分配到根、茎且受N限制。上述结果表明,大理白前富集有益的土壤微生物以改善根际土壤养分状况,提高植物体对Ca、Mn、Na、K、P等元素的吸收和转移能力,增强抗冻和抗辐射能力,并借助株高和叶面积的优势,弥补了光合色素含量较低的缺陷,从而提高了大理白前在高寒环境中的种间竞争能力和适合度,但却加剧种内竞争,导致其株丛呈均匀分布。推测种内竞争激烈是大理白前局限分布的原因之一。

关键词：大理白前(Cynanchum forrestii Schltr) 种群适合度土壤环境养分吸收高寒环境

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川黄柏染色体制作和核型分析研究

中药材 2005年第1期28卷 3-5页

作者：王跃华马丹炜余昶锟成都大学生物工程系成都610106 四川师范大学生命科学学院成都610066

采用川黄柏茎段诱导的新生愈伤组织为试验材料 ,染色制片作核型分析 ,结果显示 :川黄柏体细胞染色体数为 2n =80 ,中部着丝点染色体 (m) 34对 (有一对带有随体 ) ,近中部着丝点染色体 (sm) 3对 ,端部着丝点染色体(T) 3对。核型公式为K(2... 详细信息

采用川黄柏茎段诱导的新生愈伤组织为试验材料 ,染色制片作核型分析 ,结果显示 :川黄柏体细胞染色体数为 2n =80 ,中部着丝点染色体 (m) 34对 (有一对带有随体 ) ,近中部着丝点染色体 (sm) 3对 ,端部着丝点染色体(T) 3对。核型公式为K(2n) =80 =6 8m(2SAT) +6sm +6T。

关键词：川黄柏染色体数核型分析着丝点诱导制片新生茎段愈伤组织试验材料

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土荆芥挥发油对蚕豆根尖细胞的氧化损伤

应用生态学报 2012年第4期23卷 1077-1082页

作者：胡琬君马丹炜王亚男张红四川师范大学生命科学学院成都610066

土荆芥是一种入侵植物,对周围植物具有较强的化感潜力.采用培养皿土培法和培养皿滤纸法,分别模拟土荆芥挥发油通过淋溶和挥发两条途径对蚕豆根尖细胞膜脂过氧化和抗氧化酶活性的影响,并分析了挥发油诱导的细胞凋亡.结果表明:在培养皿土... 详细信息

土荆芥是一种入侵植物,对周围植物具有较强的化感潜力.采用培养皿土培法和培养皿滤纸法,分别模拟土荆芥挥发油通过淋溶和挥发两条途径对蚕豆根尖细胞膜脂过氧化和抗氧化酶活性的影响,并分析了挥发油诱导的细胞凋亡.结果表明:在培养皿土培和培养皿滤纸处理中,在处理前期(24h),蚕豆根尖细胞超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶的活性均随土荆芥挥发油剂量的增大呈先升高后降低的趋势;根尖丙二醛含量随处理时间的延长和处理剂量的增大呈上升趋势.在处理中期(48h)和处理后期(72h),出现了典型的DNALadder条带,表明土荆芥挥发油可诱导蚕豆根尖细胞凋亡,并且随着挥发油剂量的增大和处理时间的延长,细胞凋亡程度加剧.土荆芥挥发油可以通过淋溶和挥发两种途径作用于周围植物,使受体植物的膜脂过氧化程度加剧,抗氧化酶活性受到抑制,诱导根尖细胞发生氧化损伤和细胞凋亡,从而抑制周围植物生长.而且,当挥发油以淋溶途径进入土壤时,蚕豆根尖抗氧化酶活性整体较高,DNA损伤程度较小,土荆芥挥发油通过挥发途径的化感作用大于通过淋溶途径.

关键词：土荆芥挥发油蚕豆氧化损伤细胞凋亡