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疯草类植物在美国天然草地的分布及其动物中毒病研究现状与展望

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草地学报 2019年第3期27卷 519-530页

作者：浮晶晶郭亚洲黄文颖郭蓉路浩吴晨晨赵宝玉西北农林科技大学动物医学院中国西部有毒植物研究所陕西杨凌712100 青海省动物疫病预防控制中心青海西宁810001

疯草专门指含苦马豆素、采食后引起慢性神经机能障碍、表现发疯样症状的一类毒草,由此所致中毒称为疯草病,主要分布在美国西部。近年来我国疯草面积不断增大,危害程度超过雪灾和疫病,已经成为危害我国西部草原畜牧业可持续发展的严重毒... 详细信息

疯草专门指含苦马豆素、采食后引起慢性神经机能障碍、表现发疯样症状的一类毒草,由此所致中毒称为疯草病,主要分布在美国西部。近年来我国疯草面积不断增大,危害程度超过雪灾和疫病,已经成为危害我国西部草原畜牧业可持续发展的严重毒草。美国从19世纪末就开始疯草生物学、生态学、毒理学及其动物中毒病研究,是世界上率先开展疯草研究的国家,在应对草地疯草灾害防控方面具有丰富经验。我国天然草地疯草研究起步晚,与美国有很大差距。本文就美国天然草地疯草的研究历史、种类分布、灾害状况、毒理学和疯草防治技术等方面的进展进行归纳总结,旨在为我国天然草地疯草中毒病的致病机制和灾害防控技术研究提供借鉴。

关键词：疯草中毒毒草天然草地防控美国

中国西部天然草地疯草生态及动物疯草中毒研究与防控现状

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中国农业科学 2013年第6期46卷 1280-1296页

作者：周启武赵宝玉路浩王姗姗张樑温伟利杨晓雯西北农林科技大学动物医学院

西部天然草地是中国草地畜牧业的重要生产基地,也是其重要的绿色生态屏障,对维护生态安全和食物安全,保护人类生存环境,实现草地永续利用,具有重要战略意义。长期以来,由于草地干旱、超载过牧、盲目开垦等自然和人为因素的影响,以及草... 详细信息

西部天然草地是中国草地畜牧业的重要生产基地,也是其重要的绿色生态屏障,对维护生态安全和食物安全,保护人类生存环境,实现草地永续利用,具有重要战略意义。长期以来,由于草地干旱、超载过牧、盲目开垦等自然和人为因素的影响,以及草地基础建设投入不足和管理滞后,导致草地大面积沙化和毒草化。特别是近几十年来,草地毒害草的迅速蔓延,造成草地植被群落和生物多样性减少,草地植被单一,沙漠化等生态学问题,严重影响了草地生态平衡以及牧区畜牧业的可持续发展。"疯草"已成为西部天然草地主要毒害草之首,每年给畜牧业造成直接经济损失超过几十亿元。本文就中国西部天然草地疯草研究历史、种类与生态分布、毒性灾害状况、毒性成分与毒性机理、灾害及综合防控技术进行综述,并提出今后疯草研究中应注意的问题,对认识疯草在天然草地中的生态作用和疯草灾害综合防控具有重要指导意义。

关键词：天然草地疯草中毒毒性灾害防控

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美国有毒植物概述及其对畜牧业生产的影响

中国农业科学 2010年第17期43卷 3633-3644页

作者：荣杰路浩赵宝玉王占新卢围马尧李蓉西北农林科技大学动物医学院

有毒植物在世界范围内影响着畜牧业发展和人类生活,甚至在有些地区特别是牧区草地发生严重的动物毒草中毒灾害,引起动物大批中毒死亡,给草地畜牧业生产造成重大损失,动摇了牧民对草地的安全感。美国等世界发达国家在有毒植物的生物学、... 详细信息

有毒植物在世界范围内影响着畜牧业发展和人类生活,甚至在有些地区特别是牧区草地发生严重的动物毒草中毒灾害,引起动物大批中毒死亡,给草地畜牧业生产造成重大损失,动摇了牧民对草地的安全感。美国等世界发达国家在有毒植物的生物学、生态学、毒理学、中毒病控制和综合利用研究方面起步早,已经取得一定成果。中国在有毒植物研究方面起步较晚,与美国等发达国家有很大差距,尤其是在有毒植物中毒病控制和综合利用方面。本文从美国有毒植物研究历史及现状、地理环境与有毒植物分布概况、有毒植物对畜牧业造成的灾害、有毒植物种类及主要有毒植物、有毒植物防治策略等方面做了简要论述。

关键词：有毒植物畜牧业毒性灾害美国

中国主要疯草内生真菌分离鉴定及其抑菌活性研究

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畜牧兽医学报 2012年第9期43卷 1471-1478页

作者：陈基萍赵宝玉路浩丁来弟张广芳李小蒙高源周启武杨晓雯西北农林科技大学动物医学院杨凌712100

探明中国西部草地主要疯草内生真菌的种类及其分布,并通过内生真菌次生代谢产物抑菌活性筛选,为疯草内生真菌次生代谢产物开发利用提供参考。将采自青海和内蒙古草地的小花棘豆、黄花棘豆、甘肃棘豆、急弯棘豆、兰花棘豆和变异黄芪,运... 详细信息

探明中国西部草地主要疯草内生真菌的种类及其分布,并通过内生真菌次生代谢产物抑菌活性筛选,为疯草内生真菌次生代谢产物开发利用提供参考。将采自青海和内蒙古草地的小花棘豆、黄花棘豆、甘肃棘豆、急弯棘豆、兰花棘豆和变异黄芪,运用表面消毒法进行内生真菌分离纯化;采用形态学和结合rDNA-ITS序列分析技术种属鉴定,NJ法构建系统发育树并分析其亲缘关系;以金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、大肠埃希菌和沙门菌为测试菌株,用纸片法进行抑菌活性筛选。结果从中国6种主要疯草中分离获得265株内生真菌,合并得到38株,30株分属12科19属,8株未确定科。其中镰刀菌属、链格孢属和拟青霉属是优势种群,分别占总菌株的16.98%、11.32%和9.81%;系统发育分析显示,38株内生真菌绝大部分具有较高亲缘关系,仅少数亲缘关系偏低,其亲缘关系的远近受疯草种类、部位及生态环境等多种因素的影响;抑菌试验结果表明,38株内生真菌有29株次生代谢产物至少对1种测试病原菌有抑菌活性,占总分离菌株的76.32%,其中有2株次生代谢产物对4种测试病原菌均有较强抑菌作用。中国西部草地疯草含有丰富的内生真菌,不同生态地域的疯草内生真菌分布存在空间差异性,其次生代谢产物中存在丰富的天然抑菌活性物质,可作为筛选抑菌活性物质的新资源。

关键词：疯草内生真菌分离鉴定抑菌活性

不同培养条件对甘肃棘豆内生真菌多样性的影响

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畜牧兽医学报 2013年第10期44卷 1660-1666页

作者：杨晓雯赵宝玉路浩白玛桑姆曹丹丹周启武西北农林科技大学动物医学院杨凌712100

为探讨不同培养条件对中国甘肃棘豆内生真菌多样性的影响,本研究对采集于青海省祁连县甘肃棘豆的茎和叶部,运用表面消毒法将组织块分别置于黑暗和光照条件及PDA和BDA两种培养基上进行内生真菌分离纯化,采用形态学和ITS序列分析技术用于... 详细信息

为探讨不同培养条件对中国甘肃棘豆内生真菌多样性的影响,本研究对采集于青海省祁连县甘肃棘豆的茎和叶部,运用表面消毒法将组织块分别置于黑暗和光照条件及PDA和BDA两种培养基上进行内生真菌分离纯化,采用形态学和ITS序列分析技术用于种属鉴定,并通过Biodap软件计算多样性指数。结果显示,629块植物样品中共分离到内生真菌433株,分属9个科15个属28种,不同培养条件优势菌属有所不同,总体而言,Undifilum oxytropis为优势菌属,且光照条件下更加明显;多样性指数计算结果显示,香农-维纳指数(H)为1.99,均匀度指数(E)为0.60,辛普森指数(D)为0.257,不同条件下多样性指数不同,黑暗条件下香农-维纳指数最高,光照条件下辛普森指数最大。结果提示,不同条件下内生真菌的分离率和多样性差异显著,黑暗条件下采用PDA培养基能提高内生真菌的分离率,黑暗条件下采用BDA培养基能增加内生真菌多样性,单就Undifilum oxytropis而言,光照条件下采用BDA培养基能提高其分离率。

关键词：疯草甘肃棘豆培养条件内生真菌多样性

苦马豆素致大鼠原代肾小管上皮细胞毒性损伤机制研究

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苦马豆素致大鼠原代肾小管上皮细胞毒性损伤机制研究

陕西省毒理学会防控毒物危害与优化生态环境研讨会

作者：王帅郭亚洲浮晶晶郭蓉苏永霞杨晨吴晨晨赵宝玉西北农林科技大学动物医学院中国西部有毒植物研究所

[研究背景]疯草（Locoweed）一词源自于西班牙语"Loco",主要是指豆科黄芪属（Astragalus）和棘豆属（Oxytropis）有毒植物。目前,疯草已成为危害草原畜牧业发展的主要毒草,且广泛分布于世界各地。动物采食后可引起以神经机能紊乱为特征...

[研究背景]疯草（Locoweed）一词源自于西班牙语"Loco",主要是指豆科黄芪属（Astragalus）和棘豆属（Oxytropis）有毒植物。目前,疯草已成为危害草原畜牧业发展的主要毒草,且广泛分布于世界各地。动物采食后可引起以神经机能紊乱为特征的中毒病,严重者可导致死亡,病理变化主要表现为组织细胞广泛的空泡样病变。此外,疯草中毒对牲畜生殖、内分泌及免疫系统也能产生一定影响,每年均造成巨大的经济损失,严重阻碍草原畜牧业的可持续发展。大量研究表明疯草的主要毒性成分苦马豆素（Swainsonine）,可竞争性抑制Ⅱ类α-甘露糖苷酶活性,尤其是溶酶体α-甘露糖苷酶和高尔基体α-甘露糖苷酶Ⅱ,最终导致细胞内糖蛋白合成异常和寡糖积累,这是引起疯草中毒的重要原因,但对其分子调控机制仍缺乏深入研究。[研究目的]目前研究表明,苦马豆素可诱导细胞发生程序性死亡,如凋亡,但凋亡与自噬并不是两个完全独立的过程,两者在发生时存在许多交叉信号通路;有资料显示,当自噬过程发生障碍时往往伴随着空泡样病变。本研究以大鼠肾小管上皮细胞（NRK）为模型,探讨苦马豆素对NRK细胞的毒性效应是否是凋亡与自噬的共同作用,以及调节凋亡与自噬的分子机制,以期为苦马豆素毒性及作用机制研究提供理论依据。[试验方法]本研究采用Westemblot技术检测凋亡及自噬相关蛋白表达水平,GFP-LC3-Ⅱ检测LC3-Ⅱ荧光聚点及免疫荧光检测LC3-Ⅱ与溶酶体膜蛋白LAMP-2的共定位,透射电镜观察自噬体结构,以及苦马豆素对溶酶体相关蛋白表达的影响。[试验结果]①苦马豆素引起NRK细胞凋亡:用400μg/mL苦马豆素处理NRK细胞不同时间,通过Western blot检测凋亡相关蛋白的表达,结果显示凋亡相关蛋白Cleaved caspase-3、Bax、AIF、CytC以时间依赖性方式增加。随后用不同浓度的苦马豆素处理细胞24h,Cleavedcaspase-3、Bax、AIF、Cyt C呈现剂量依赖性方式增加。②苦马豆素诱导NRK细胞自噬:用400μg/mL苦马豆素处理NRK细胞不同时间,通过Western blot检测自噬标志物LC3-Ⅱ的表达,结果显示LC3-Ⅱ的表达以时间依赖性方式增加。随后用不同浓度的苦马豆素处理细胞24 h,LC3-Ⅱ表达以剂量依赖性方式增加,且各处理组中自噬相关蛋白Beclin-1表达量也升高;GFP-LC3-Ⅱ荧光结果显示,随着时间的延长和剂量的升高,荧光聚点增多;透射电镜观察细胞超微结构,可看到处理组细胞中自噬泡数量明显增多;用400μg/mL苦马豆素或10μM CQ单独处理以及苦马豆素与CQ联合处理细胞,结果显示苦马豆素与CQ均可以使LC3-Ⅱ表达显著上升,且联合处理组中LC3-Ⅱ表达呈一定累加效应,Western blot检测自噬底物p62的表达水平发现,p62蛋白水平增加,表明自噬降解可能受阻。③苦马豆素引起NRK细胞溶酶体障碍:自噬降解受阻可能是自噬体与溶酶体融合受阻,也可能是溶酶体降解功能受损。本试验通过检测LC3-Ⅱ与溶酶体膜蛋白LAMP-2的共定位情况,来判断自噬体与溶酶体的融合是否受阻。结果显示苦马豆素处理组LC3-Ⅱ及LAMP-2荧光反应共定位情况明显,但透射电镜观察苦马豆素引起的空泡样病变时发现,在空泡周围有大量溶酶体聚集,同时还存在少量自噬体,证明苦马豆素不影响自噬泡与溶酶体融合;但随着苦马豆素剂量的升高,溶酶体功能相关蛋白TFEB、LAMPI表达降低。[讨论]试验结果表明,苦马豆素引起细胞凋亡的同时也可诱导细胞发生自噬:苦马豆素可导致自噬晚期降解受阻,但不影响自噬体与溶酶体融合;苦马豆素可以使溶酶体相关蛋白表达降低,因此苦马豆素中毒引起的空泡变性很可能与溶酶体功能障碍有关,这与之前研究的结果（苦马豆素抑制甘露糖苷酶活性）相一致。本试验结果为深入探讨苦马豆素中毒机制研究提供新的线索。[结论]以上结果表明,苦马豆素在引起细胞凋亡的同时也可诱导NRK细胞发生自噬,同时可能引起溶酶体功能障碍,导致自噬降解被抑制,最终引起细胞死亡。

关键词：

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苦豆碱诱导膀胱癌细胞自噬及其作用机制研究

苦豆碱诱导膀胱癌细胞自噬及其作用机制研究

陕西省毒理学会新时代环境与健康学术会议暨第四届会员代表大会

作者：邱明宁史芳芸王帅吴晨晨路浩赵宝玉西北农林科技大学动物医学院中国西部有毒植物研究所

[背景]苦豆子(Sophora alopecuroides)是我国西北地区重要的沙生药源植物,其主要活性成分生物碱具有多种药理活性。本课题组前期研究发现,苦豆子中重要的生物碱苦豆碱具有显著的抗膀胱癌活性。[目的]本研究通过探究苦豆碱对体内、体外... 详细信息

[背景]苦豆子(Sophora alopecuroides)是我国西北地区重要的沙生药源植物,其主要活性成分生物碱具有多种药理活性。本课题组前期研究发现,苦豆子中重要的生物碱苦豆碱具有显著的抗膀胱癌活性。[目的]本研究通过探究苦豆碱对体内、体外膀胱癌细胞自噬的作用,揭示苦豆碱抗膀胱癌的作用机制,为苦豆碱以及苦豆子的抗肿瘤药用研发提供理论与技术依据。[方法]以人膀胱癌T24细胞为体外生物模型,用不同浓度苦豆碱处理后,采用CCK-8法检测苦豆碱对膀胱癌细胞活力的影响,利用透射电镜观察细胞自噬体形成,通过免疫荧光染色与Western blot法检测自噬标志物LC3Ⅱ的蛋白表达情况。连续饲喂含有0.05%N-丁基-N-(4-羟丁基)亚硝胺(BBN)的自来水20周诱导BALB/c小鼠膀胱原位瘤模型,通过经尿道膀胱灌注方式隔天给予小鼠苦豆碱进行肿瘤治疗,共治疗15次后,处死小鼠,收集膀胱组织进行Western blot检测自噬标志物LC3Ⅱ的蛋白表达情况,确定苦豆碱对体内、体外膀胱癌细胞自噬作用。用苦豆碱处理T24细胞24h后,收集细胞,提取总RNA,利用转录组测序(RNA-Seq)技术检测膀胱癌细胞中差异基因表达情况,用生物信息学软件对差异基因进行分析,预测苦豆碱抗膀胱癌细胞的可能作用靶点及作用机制。[结果]苦豆碱处理T24细胞后,细胞活力受到显著抑制,且抑制作用具有时间与剂量依赖性;透射电镜下观察发现细胞自噬体增多,免疫荧光染色与Western blot检测发现自噬标志物LC3Ⅱ蛋白表达显著升高;通过经尿道膀胱灌注苦豆碱治疗后,小鼠膀胱原位瘤组织中的LC3Ⅱ蛋白表达显著升高。转录组测序分析发现,苦豆碱处理T24细胞后,有1184个基因下调,1141个基因上调,多个细胞过程受到影响;KEGG Pathway富集后发现,溶酶体等多条信号通路激活。[结论]苦豆碱能够抑制膀胱癌细胞活力,诱导体内、体外膀胱癌细胞自噬,并通过激活溶酶体等多条通路发挥抗膀胱癌作用。本研究为苦豆碱以及苦豆子的资源化利用提供了一种新途径。

关键词：苦豆子苦豆碱自噬作用机制膀胱癌

苦马豆素致糖基转移酶活性改变对小鼠生殖激素分泌变化的影响

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苦马豆素致糖基转移酶活性改变对小鼠生殖激素分泌变化的影响

陕西省毒理学会新时代环境与健康学术会议暨第四届会员代表大会

作者：王毅彭铭高欣赵宝玉吴晨晨西北农林科技大学动物医学院中国西部有毒植物研究所

[目的]苦马豆素是疯草主要有毒成分,抑制α-甘露糖苷酶的活性,引起N-聚糖加工过程失调。前期课题组研究发现,苦马豆素致糖蛋白激素(促卵泡素和促黄体素)糖基化位点上糖链结构发生改变,引起促性腺激素功能发生改变。而苦马豆素中毒对家... 详细信息

[目的]苦马豆素是疯草主要有毒成分,抑制α-甘露糖苷酶的活性,引起N-聚糖加工过程失调。前期课题组研究发现,苦马豆素致糖蛋白激素(促卵泡素和促黄体素)糖基化位点上糖链结构发生改变,引起促性腺激素功能发生改变。而苦马豆素中毒对家畜生殖激素分泌的调节机制尚不明确。[方法]通过苦马豆素腹腔注射对小鼠进行染毒,收集妊娠期和分娩期小鼠的血液、子宫和卵巢组织,检测糖基转移酶活性、生殖激素水平及其受体mRNA和类固醇限速酶蛋白质表达量。[结果]在妊娠和分娩期,苦马豆素染毒致子宫内膜固有层大量低聚糖蓄积,显著抑制N-聚糖加工过程关键糖基转移酶的活性(P<0.05);染毒组小鼠血液的生殖激素(促卵泡素(FSH),促黄体素(LH),雌激素(E2)和孕酮(P4))水平显著低于对照组(P<0.05)。在整个妊娠周期,染毒组小鼠四种激素受体mRNA的表达量显著低于对照组(P<0.05)。在妊娠后期,染毒组小鼠3-β羟基类固醇脱氢酶(3-βHSD)和芳香化酶(CYP19A1)蛋白表达量显著低于对照组(P<0.05)。[结论]苦马豆素染毒可使N-聚糖加工紊乱引起促性腺激素分泌降低,进一步降低生殖激素受体和性类固醇激素限速酶的表达量,引起性类固醇激素分泌下降,导致生殖激素分泌紊乱,最终结果导致繁殖性能下降。

关键词：苦马豆素糖蛋白激素生殖激素生殖激素受体类固醇激素限速酶

苦马豆素通过PI3K/Akt/mTOR通路诱导自噬致小鼠肾小管上皮细胞损伤

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苦马豆素通过PI3K/Akt/mTOR通路诱导自噬致小鼠肾小管上皮细胞损伤

陕西省毒理学会新时代环境与健康学术会议暨第四届会员代表大会

作者：王帅宋润杰杨琳郭蓉孙璐杨涵琪张雅静吴晨晨路浩赵宝玉西北农林科技大学动物医学院中国西部有毒植物研究所

[背景]疯草(locoweed)一词源自于西班牙语"Loco",主要是指豆科黄芪属(Astragalus)和棘豆属(Oxytropis)有毒植物。目前,疯草已成为危害草原畜牧业发展的主要毒草,且广泛分布于世界各地。动物采食后可引起以神经机能紊乱为特征的中毒病,... 详细信息

[背景]疯草(locoweed)一词源自于西班牙语"Loco",主要是指豆科黄芪属(Astragalus)和棘豆属(Oxytropis)有毒植物。目前,疯草已成为危害草原畜牧业发展的主要毒草,且广泛分布于世界各地。动物采食后可引起以神经机能紊乱为特征的中毒病,严重者可导致死亡,病理变化主要表现为组织广泛的空泡样病变。此外,疯草中毒对牲畜生殖、内分泌及免疫系统也能产生一定影响,每年均造成巨大的经济损失,严重阻碍草原畜牧业的可持续发展。疯草的主要毒性成分苦马豆素(SW),可竞争性抑制Ⅱ类α-甘露糖苷酶活性,尤其是溶酶体α-甘露糖苷酶和高尔基体α-甘露糖苷酶Ⅱ,最终导致细胞内糖蛋白合成异常、寡糖积累,这是引起疯草中毒的重要原因,但对其分子调控机制仍缺乏深入研究。[目的]目前研究表明,苦马豆素可引多种细胞发生凋亡,但凋亡与自噬并不是两个完全独立的过程,有资料显示,当自噬过程发生障碍时往往伴随着空泡样病变。本研究以小鼠肾小管上皮细胞(TCMK-1)为模型,探讨苦马豆素对TCMK-1细胞的毒性效应是否与自噬有关,以及自噬在毒性损伤中的作用,以期为苦马豆素毒性及作用机制研究提供理论依据。[方法]本研究采用Westernblot技术检测LC3蛋白表达水平,MDC、免疫荧光检测LC3荧光聚点及LC3-Ⅱ与溶酶体膜蛋白LAMP-2的共定位,透射电镜观察自噬体结构,RT-PCR检测相关基因表达,并通过Westernblot技术检测PI3K/Akt/mTOR通路相关蛋白的表达。[结果]随着苦马豆素浓度的增加和处理时间的延长,细胞中LC3-Ⅱ的表达水平和自噬体的数量上升,并且LC3-Ⅱ的基因表达量也上升;同时,p62蛋白表达升高,但其基因表达未见明显变化;LC3-Ⅱ与溶酶体膜蛋白LAMP-2共定位结果显示,苦马豆素不影响自噬泡与溶酶体融合;此外,不同浓度的苦马豆素处理细胞后,p-PI3K、p-Akt、p-mTOR、p-p70S6K及p-4EBP1表达水平均降低,加入Akt活化剂——胰岛素样生长因子-1 (IGF-1)后,苦马豆素诱导的自噬未被完全阻断。以上结果表明,苦马豆素可诱导TCMK-1细胞自噬,同时可能引起溶酶体功能障碍导致自噬降解被抑制,而且PI3K/Akt/mTOR通路参与调节苦马豆素诱导的自噬。

关键词：苦马豆素自噬信号通路肾小管上皮疯草小鼠