金钗石斛是我国重要的经济作物,具有药用和观赏价值。对收集的 17个居群的野生金钗石斛植株形态、花、气孔、有效成分含量等表型性状进行统计分析和多样性评价,并进行亲缘关系的系统聚类分析。结果表明,不同居群金钗石斛在表型性状上存在明显差异,种质资源具有丰富的遗传多样性;以变异系数较低的7个表型性状为参数进一步进行系统聚类分析,当欧式距离为10时,金钗石斛居群分成三组,其中海南白沙居群独立成一组,表明岛屿隔离阻碍了基因交流,对金钗石斛的生物多样性的贡献较大,因此岛屿为金钗石斛种质资源的就地保护和遗传资源有效维护提供了重要场所,为金钗石斛种质资源的保护和利用奠定了理论基础。
目的:通过对三叶半夏扩繁和保存方法的研究,为三叶半夏种质资源的保育和开发利用提供技术支撑。方法: 首先,通过灭菌条件筛选、愈伤诱导及丛生芽诱导等进行扩繁条件探索;其次,通过设置不同基本培养基、蔗糖浓度、不同温度和光照强度等条件探索合适的种质保存条件;最后,探索了休眠块茎唤醒方式和丛生芽再诱导方法,为种质资源再扩繁提供基础。结果: 以叶柄为外植体,升汞灭菌12 min后,接种至添加2,4-D的培养基中可诱导疏松愈伤组织。外植体接种至MS+2.0 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA+蔗糖30 g/L +琼脂6.0 g/L,pH 5.8中可进行丛生芽诱导。合适的种质保存基本培养基为MS和N6培养基;合适的蔗糖浓度为30 g/L,过低或过高均不利于种质保存;在丛生块茎诱导时需要提供足够的温度和光照,低温及避光条件不利于种质保存。待丛生芽自然倒苗休眠后可进行长达1~2年的离体保存。对休眠块茎进行唤醒诱导时可采用切割块茎后再接种的方式。萌发出来的叶柄直接进行丛生芽诱导增殖,而块茎则接种至MS+6-BA 1.0 mg/L+NAA 0.2 mg/L+蔗糖30 g/L+琼脂6.5 g/L,pH 5.8中进行再分化诱导丛生芽。诱导出来的丛生芽进行规模化扩繁或继续进行离体保存。结论: 通过对三叶半夏的种质扩繁,筛选合适的条件得到休眠丛生块茎,可对三叶半夏进行长时间的离体保存,而后唤醒和再次诱导的相关研究,为其种质资源保存、利用提供技术基础。
中国药用当归属植物资源丰富,包括当归、白芷、独活等34种药材,临床使用广且药用价值极高,富含香豆素类、多糖类、有机酸类、苯酚类、挥发油类等成分,除补血活血、调经止痛、润肠通便的传统功效,还具有抗氧化、抗衰老、保护神经元、抗肿瘤等药理作用,应用前景广阔。综述了中国药用当归属植物的分布及其药用功效、化学成分和药理作用的研究进展,为当归属植物的开发利用提供参考。并且根据质量标志物(Q-marker)概念,把影响中国药用当归属植物质量的因素概括为当归属药用植物品种、植物产区、化学成分、炮制方法,以及传统功效和网络药理学的预测分析等。从不同方面对中国药用当归属植物进行分析和论述,为建立和完善中国药用当归属植物的质量控制及评价方法提供参考。
随着生活水平的不断提高,人们对水产品的需求量日益增加,水产养殖业得到飞速发展。然而,各种寄生虫、细菌和病毒诱发的疾病给水产养殖业造成了巨大的经济损失,严重制约了水产养殖业的快速稳定发展。作为传统的防治手段,抗生素等化学合成药物常用于水产养殖过程。大量化学合成药物的滥用诱发了药物残留、耐药菌等环境污染问题,危害人类健康。因此,具有多种有效活性成分的中草药因其天然、安全、副作用小等原因,成为探索新型防控水产病害暴发手段的研究对象。当前,中草药常被用于调节水产动物的免疫力、生长速度和预防疾病暴发等。同时,中草药还可用于改善养殖环境,降低环境因子对水产动物的胁迫。然而,目前的研究主要集中在从中草药中获取防控疾病暴发的复合有效成分,存在药效不稳定、活性成分不明确等问题,无法满足生产高效、廉价、稳定防治剂的需求。论述了当前中草药在防控水产动物疾病暴发中的应用及其作用机制,揭示了对中草药活性分子作用机制研究的不足,强调了中草药作为一种更环保、更有效的水产养殖疾病防控手段进行应用的潜力,对其抗病机制的深入研究尤为重要。
兰科(Orchidaceae Juss.)是被子植物最大科之一,广泛分布于各种陆地生态系统中,具生态、观赏、药用、食用、文化、科研等多重价值,一直以来都是备受关注的重点保护类群。中国是野生兰科植物资源最为丰富的国家之一,具有从原始类群到高级类群的一系列进化群以及复杂多样的地理分布类型。对中国野生兰科植物资源现状和濒危、保护情况进行综合阐述、分析,并针对未来兰科植物资源的可持续利用进行展望。新版《国家重点保护野生植物名录》的发布打开了我国兰科植物保护新局面,加强对我国源远流长的兰文化和散落民间的相关传统知识的归纳整理及科学普及,重视兰科生物文化多样性的保护工作,并根据传统知识线索,探索兰花新品种和药食新资源,不仅可能成为兰科资源保护和利用的新思路和新动力,也将有助于我国生态文明建设和经济社会可持续发展。
为实现霍山石斛的全质利用和高值化利用,以接种酿酒酵母发酵与自然发酵两种工艺制备霍山石斛酵素,研究不同工艺发酵过程中代谢物(有机酸、总酚、总糖等)和抗氧化活性(OH·清除率、ABTS·清除率、还原力)的变化趋势,并结合多元统计分析,建立综合评价指标。结果表明,酿酒酵母发酵组的酵母菌数量高于自然发酵组;自然发酵组检测到的4种有机酸的含量均高于酿酒酵母发酵组,其中乳酸和乙酸含量均呈上升趋势;酿酒酵母发酵组的草酸含量明显下降,而自然发酵组的草酸含量没有明显变化。酿酒酵母发酵组与自然发酵组的总酚含量分别下降了24.02%、24.98%;总糖含量分别下降了64.21%、22.89%;pH值分别下降了0.12和0.24,总酸含量分别增加了62.98%、70.98%;糖酸比分别降低了80.13%、59.47%,酿酒酵母生产的酵素口感以酸甜为主,自然发酵的酵素口感以甜为主。在抗氧化方面,酿酒酵母发酵组显著高于自然发酵组,OH·清除能力分别提高了42.57%和40.67%;ABTS·清除能力分别提高了55.36%和30.06%;还原力无显著变化。相关性分析和主成分分析结果表明乳酸、乙酸等有机酸具有一定的抗氧化性。酵母菌发酵第 14 d的综合评价指标达到阶段高点,酵母菌生长数量在14 d后趋于稳定,进入生长稳定期,可作为最佳发酵节点。综上结果表明酿酒酵母发酵相较于自然发酵霍山石斛提高了抗氧化活性,丰富了酵素口感,缩短了发酵时间,酵素品质较好。
目的:天然黑色素安全性高,兼具多种生物活性,深受消费者青睐,发展前景十分广阔。研究向日葵籽壳黑色素制备条件,以及抗氧化和吸附重金属生物活性,为其进一步应用提供理论基础。方法: 采用热碱提取、酸水解、有机溶剂洗涤和反复沉淀法,结合单因素与响应面分析法实现了黑色素的高效制备,利用氯化硝基四氮唑蓝还原法、分光光度法和静态吸附法进行抗氧化活性和吸附活性测定。结果: 成功制备了向日葵籽壳黑色素。提取结果表明最优工艺为氢氧化钠浓度0.11 mol/L、提取温度75.19℃、提取时间181.16 min、料液比为15.77∶1,向日葵籽壳黑色素得率为2.95%,与预测值相近,说明模型拟合良好,该优化工艺准确可行。抗氧化活性测定结果表明,向日葵籽壳黑色素清除超氧阴离子自由基、DPPH自由基的能力和还原力都高于合成型黑色素。吸附活性测定结果表明,向日葵籽壳黑色素对Pb2+、Cu2+和Cr3+的吸附效率高于合成型黑色素。结论: 与其合成型黑色素相比,天然黑色素既可作为着色剂,又兼抗氧化剂和吸附剂,且不亚于合成型黑色素的效果,可用于代替合成型黑色素开发的重要候选。
目的:采用代谢组学方法研究麦冬对2型糖尿病(T2DM)小鼠内源性代谢物的影响。方法: 腹腔注射链脲佐菌素建立T2DM小鼠模型。连续4周灌胃给予麦冬水提物后,检测血清中糖尿病相关指标,且以超高效液相色谱-飞行时间质谱联用(UPLC-Q/TOF-MS)技术,研究麦冬对T2DM小鼠血清中代谢物质的影响,分析相关代谢通路。结果: 与正常对照组相比,模型组血清的空腹葡萄糖、总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白胆固醇含量显著升高,高密度脂蛋白胆固醇含量显著降低;灌胃给予麦冬水提物后,T2DM小鼠血清中以上指标均明显改善。代谢组学结果显示,正常组与模型组共有43个差异代谢物,富集于18条通路;麦冬提取物明显降低T2DM小鼠的甘油酸、丙二酸半醛和4-羟基苯基丙酮酸含量,差异代谢物富集于泛醌和其他萜类醌生物合成代谢等7条通路。结论: 麦冬水提物具有降低T2DM小鼠血糖和血脂的药效作用,且可能与泛醌和其他萜类醌生物合成等通路有关。
目的:研究黄芩汤对糖尿病肾病(diabetic nephropathy,DN)大鼠肾组织核因子κB(nuclear factor kappa-B,NF-κB)/NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(NOD-like receptor thermal protein domain associated protein 3,NLRP3)/胱天蛋白酶-1(cysteinyl aspartate specific proteinase-1,Caspase-1)细胞焦亡通路的影响。方法: 将SD大鼠随机分为空白组、模型组、厄贝沙坦组(27 mg/kg)和黄芩汤低、高剂量组(5 g/kg和20 g/kg),高脂饲料喂养6周联合一次性腹腔注射链脲佐菌素(35 mg/kg)诱导DN大鼠模型,每组9只。灌胃给药6周后检测大鼠血清空腹血糖(fasting blood glucose,FBG)、总胆固醇(total cholesterol,TC)、甘油三酯(triacylglycerol,TG)、尿蛋白(urine protein,UP)、尿素氮(blood urea nitrogen,BUN)、血肌酐(serum creatinine,Scr)、白介素-1β(interleukin 1β,IL-1β)和IL-18水平;HE染色和Masson染色观察大鼠肾脏病理变化;Western blot和免疫组化检测肾脏NF-κB/NLRP3/Caspase-1细胞焦亡通路相关蛋白及阳性细胞表达。结果: 与空白组比较,模型组大鼠FBG、TC、TG、UP、BUN、Scr、IL-1β和IL-18水平明显升高(P<0.01);肾脏出现肾小球体积增大及基底膜增厚,肾小管管腔扩张,炎性浸润及纤维化明显等病理变化;肾脏组织NF-κB的磷酸化水平,以及NLRP3、凋亡相关斑点样蛋白(apoptosis-associated speck-like protein containing a CARD,ASC)、Caspase-1、IL-1β和消皮素D(gasdermin D,GSDMD)的蛋白质表达明显升高(P<0.01);肾脏组织NLRP3和GSDMD阳性细胞表达水平明显升高(P<0.01)。与模型组比较,黄芩汤组大鼠上述血糖、血脂、肾功能及炎性因子水平均得到明显改善(P<0.05,P<0.01);肾脏肾小球及肾小管结构趋于正常,炎性浸润及纤维化程度得到改善;肾脏组织NF-κB的磷酸化水平,以及NLRP3、ASC、Caspase-1、IL-1β和GSDMD的蛋白质表达水平明显降低(P<0.05,P<0.01);肾脏组织NLRP3和GSDMD阳性细胞表达明显降低(P<0.05,P<0.01)。结论: 黄芩汤对DN大鼠具有确切的疗效,机制可能与抑制NF-κB/NLRP3/Caspase-1细胞焦亡通路有关。
羊肚菌(Morchella spp.)是一种珍稀食药用真菌,从羊肚菌中提取的多糖在抗癌、抗氧化、降血糖、降血脂及免疫调节等方面具有良好的生物活性,在食品、药品和保健品开发方面具有广阔的应用前景。羊肚菌多糖的有效提取是对其进行结构解析和生物活性研究的基础,不同的提取方式对羊肚菌多糖的结构和生物活性具有一定影响。羊肚菌多糖的结构特性如分子量、单糖组成、一级结构等,对其生物活性具有很大影响,因此研究羊肚菌多糖的结构对揭示其生物活性及作用机制具有重要意义。针对羊肚菌多糖进行综述,总结羊肚菌多糖提取分离、结构解析及生物活性的研究进展,分析羊肚菌多糖生物活性的作用机制,并对今后研究方向提出展望,以期为羊肚菌多糖的研究与开发提供理论基础。
海蛎是一种营养和医药价值较高的咸水双壳类动物,在世界各地被广泛养殖。海蛎壳副产品是一种天然生物质资源,由95%的碳酸钙和5%的有机基质组成。海蛎壳的多尺度、多层次“砖-泥”独特结构,使其具有良好的机械稳定性、生物相容性、可降解性和优异的吸附特性。首先,介绍了海蛎壳生物质的理化性质和天然独特微纳米结构,总结了海蛎壳在农业、工业、生物医药领域的研究现状,详细阐述了其在污水治理、土壤改良、天然抗菌剂(食品工业和生物医药)、骨组织工程、医药原料、生物填料、工业催化剂及分散载体、建筑工业填料、功能化涂料等领域的研究现状。其次,概述了利用生物转化技术将海蛎壳转化为生物能源、新型生物质材料等方面的研究进展。最后,展望了海蛎壳生物质资源及其衍生物未来在工业、农业、医药领域的潜在应用。
厌氧生物处理技术因其具有有机负荷高、污泥产量低、能耗低等优点被广泛应用于各种废水处理中。厌氧颗粒污泥具有沉降性能好、微生物浓度高、有机负荷高等优点,极大地提高了废水处理效率。尤其在处理含高氨氮废水中,厌氧颗粒污泥的形成对反应器的高效生物脱氮至关重要。但到目前为止,厌氧反应器中的颗粒污泥形成及废水处理效果还缺乏系统的认识。鉴于此,总结了厌氧反应器中颗粒污泥的形成机制,分析了影响厌氧反应器中颗粒污泥形成的因素,论述了厌氧反应器中厌氧颗粒污泥生长的模拟,最后介绍了厌氧颗粒污泥在国内外的主流应用。厌氧反应器中颗粒污泥的形成是综合因素影响的结果,对影响厌氧颗粒污泥形成的每个因素都需要认真对待,可为在厌氧反应器中颗粒污泥的培育和应用提供理论指导和技术支撑。
污泥厌氧发酵生产挥发性脂肪酸相较产甲烷,是更具应用价值的污泥稳定途径及资源化利用方式,得到国内外学者的普遍重视。考虑到产酸量低和产酸过程的不稳定性是限制污泥发酵产酸的主要问题,采用生物强化方法实现挥发性脂肪酸的大量积累,与物理和化学方法相比,具有成本低、无二次污染等优点。根据生物强化制剂的类型,归纳了微生物纯培养物、微生物混合培养物及生物酶强化对污泥厌氧发酵产酸的影响,并在此基础上对生物强化技术控制污泥定向产酸、调控奇偶数碳比率等方面的应用进行讨论。此外,分析了影响挥发性脂肪酸产量和组分的因素,如pH、温度、底物、水力停留时间和污泥龄等。最后对生物强化技术的发展方向进行了展望,以期为深入探究污泥资源化利用提供借鉴。
我国是世界最大水产养殖国,每年甲壳动物因病害造成的经济损失约为70亿元。其中,螺原体(Spiroplasma)是甲壳动物重要的致病菌之一,可造成虾蟹大面积死亡,已列入农业农村部三类疫病。非编码RNA(ncRNA)广泛存在于细菌中,其主要通过碱基配对识别靶标mRNA在转录后水平调节基因的表达,部分ncRNAs通过与蛋白质相互作用而影响蛋白质功能。近年研究表明,细菌ncRNAs在毒力调控中扮演极为重要的角色。为了研究河蟹螺原体ncRNAs在甲壳动物致病中的分子调控作用,需系统筛选鉴定螺原体感染相关的ncRNAs和毒力靶标。通过比较基因组、差异转录组、定量蛋白质组、系统生物学和分子相互作用联合研究得到:整合基因组和转录组挖掘得到河蟹螺原体ncRNAs 共54个;在体内感染和体外培养的不同时期,利用数字基因表达谱分析分别得到11个和28个差异显著ncRNAs;利用4款生物软件预测ncRNAs靶标,取交集得到423个;利用定量蛋白质组检测,鉴定出68个差异毒力蛋白,这些差异毒力蛋白与ncRNAs的30个毒力靶标中的21个相同;利用网络生物学分析得到主要的节点Hub-ncRNA共有6个;利用RNA pull-down、原核链特异性测序和LC-MS/MS综合分析,得到重要节点ncRNA SR05的互作RNA 53个、互作蛋白质120个。相关研究成果,可为诠释河蟹螺原体致病机制及其与宿主相互作用机制奠定基础,为虾蟹该疾病的综合防治提供科学依据。
