漂浮型和定生型铜藻中色素的液质联用分析

为探究由气候变化、浅海海水污染加剧等因素造成的铜藻爆发性漂浮增殖现象,明确铜藻的漂浮生长机制,采用高效液相色谱-三重四级杆串联质谱(HPLC-QqQ-MS)技术建立11种色素(岩藻黄素、角黄素、玉米黄质、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b、α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、ε-胡萝卜素、γ-胡萝卜素和 ζ-胡萝卜素)的定性定量分析方法,分析不同地区、不同生态型及不同部位的铜藻中色素的种类和含量。结果表明,共检测到10种色素,其中东极岛漂浮型铜藻中的叶绿素a、叶绿素b和β-胡萝卜素含量显著高于其他地区,而叶黄素、玉米黄质和岩藻黄素含量最低;定生型铜藻的色素总量是漂浮型铜藻的1.6倍;铜藻气囊中含有大量的叶黄素、岩藻黄素、玉米黄质、叶绿素a和叶绿素b等5种色素。本研究建立了快速、灵敏的液相色谱质谱联用定量分析方法,比较分析了不同铜藻中的10种色素种类和含量分布规律,为铜藻的健康、可控利用研究提供了基础数据支撑。     

胡萝卜类胡萝卜素裂解双加氧酶7基因表达与β-胡萝卜素含量相关性分析

类胡萝卜素裂解双加氧酶7(CCD7)是独角金内酯合成途径中的关键酶。为了研究胡萝卜类胡萝卜素裂解双加氧酶7基因(DcCCD7)表达与β-胡萝卜素含量的相关性,从胡萝卜(Daucus carota L.)栽培品种红福七寸和天紫中克隆获得DcCCD7。序列分析结果显示,两品种DcCCD7均包含一个1 869 bp的开放阅读框,编码622个氨基酸。序列多重比对与进化分析结果显示,DcCCD7与来自其他物种CCD7的同源性较高,其中与菊花CCD7的进化关系最近。DcCCD7为亲水性蛋白,预测的红福七寸和天紫DcCCD7蛋白三级结构均由9个α-螺旋和30个延伸主链构成。利用超高效液相色谱法(UPLC)对3个不同生长发育阶段(45、75和100 d)胡萝卜的根、叶柄和叶片中的β-胡萝卜素含量进行测定,结果显示,红福七寸主要在根和叶片中积累β-胡萝卜素,天紫主要在叶片中积累β-胡萝卜素。实时荧光定量PCR(RT-qPCR)结果显示,胡萝卜叶片中DcCCD7的表达水平显著高于根和叶柄。结果表明DcCCD7的表达量和β-胡萝卜素含量的相关性可能具有组织和品种特异性。本研究为明确DcCCD7在胡萝卜类胡萝卜素降解过程中的作用提供了一定的理论基础。     

氮元素对三角褐指藻岩藻黄素和油脂合成关键酶基因表达与代谢合成的影响

为阐明氮元素对微藻次生代谢积累和调控的影响,以三角褐指藻为试验材料,研究不同氮浓度[896(CK)、448、112、28和0 μmol·L^-1]处理对三角褐指藻细胞生长、岩藻黄素含量、油脂含量以及叶绿素a含量的影响,并对岩藻黄素-叶绿素蛋白复合体基因(FCPb)和酰基-酰基载体蛋白去饱和酶基因(FAB2)的表达进行实时荧光定量PCR分析。结果表明,氮限制极显著抑制了三角褐指藻细胞的生长和岩藻黄素的合成,但促进了油脂的合成。当氮浓度为112 μmol·L^-1时,三角褐指藻岩藻黄素含量最低(0.084 mg·g^-1DW),而油脂含量最高,较CK提高了1.36倍。叶绿素a与岩藻黄素含量变化趋势一致。相关性分析表明,氮限制条件下,三角褐指藻岩藻黄素含量与油脂含量显著相关(R²=0.998 8)。实时荧光定量PCR分析表明,氮限制抑制了三角褐指藻中FCPb的表达,促进了FAB2的表达。综上,氮限制通过调控三角褐指藻岩藻黄素、油脂生物合成途径相关基因的表达影响了岩藻黄素和油脂的积累。本研究为进一步探究岩藻黄素与脂类物质代谢合成的关联性提供了一定的理论参考。     

光合作用抑制剂DCMU对三角褐指藻岩藻黄素含量和叶绿素荧光特征及关键基因表达的影响

为了阐明岩藻黄素生物合成与光合作用之间的关系,研究不同浓度光合作用抑制剂二氯苯基二甲脲(DCMU)对三角褐指藻细胞密度、岩藻黄素含量、叶绿素含量、叶绿素荧光特征和相关关键基因表达的影响。结果表明,不同浓度DCMU均抑制细胞生长,使三角褐指藻内岩藻黄素含量降低,叶绿素含量增加;当DCMU浓度为1 mg·L^-1时,三角褐指藻内岩藻黄素含量最少,较CK减少了26.98%,而叶绿素含量最高(3.16 mg·g^-1)。随着DCMU浓度的增加,电子传递的抑制作用增强,实际光化学量子效率[Y(Ⅱ)]、 rETR、相对电子传递速率(NPQ)、光化学淬灭系数(qP)和快速光曲线初始斜率(α)均明显降低,DCMU为1 mg·L^-1时出现电子完全阻断的现象。定量PCR分析结果表明,岩藻黄素合成通路关键基因pds、lcyb的表达水平与岩藻黄素含量变化趋势一致。相关性分析表明,岩藻黄素含量与Y(Ⅱ)、qP和α之间存在显著正相关(P<0.05),说明三角褐指藻岩藻黄素的生物合成不仅与岩藻黄素合成关键基因的表达有关,还与光合作用有关。本研究为进一步探明三角褐指藻岩藻黄素合成的生理生化和分子机理提供了参考。     

西藏茶叶稳定同位素特征与区域差异及环境因子关系分析

西藏茶叶具有高原茶品质特征,是助推西藏经济发展的重要高价值农产品。为探明西藏茶叶同位素特征,探索气象环境对茶叶同位素的影响,本研究收集了西藏不同海拔地区茶叶以及全国主产区茶叶样品,分析茶叶中稳定同位素值(δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H、δ¹⁸O),同时收集部分采样点的环境气象信息,结合偏最小二乘法(PLS)探究西藏茶叶同位素特征及环境因子关联性。结果表明,西藏茶叶δ¹³C值分布于-31.9‰~-27.8‰之间,随海拔升高而降低,显著低于其他主产区样品(P<0.01),δ¹³C值主要与采样当月的日照时间和气温有关;西藏茶叶δ¹⁵N与其他主产区样品无显著差异,且与环境气象因子关联性较弱;δ²H值介于-111.5‰~-40.5‰之间,与环境气象因子关联性最强,受相对湿度等多种因素影响; δ¹⁸O值介于22.2‰ ~ 27.6‰之间,主要与气温关系密切。本研究结果为西藏茶叶产地特征挖掘提供了研究思路,为西藏茶叶品牌保护提供了一定的理论依据。     

脱落酸对番茄部分果实性状和营养品质的影响

为研究脱落酸(ABA)对番茄果实品质的影响,本研究测定了番茄ABA生物合成缺失突变体not和flc及其野生型各成熟时期果实,以及外源100 μmol·L^-1 ABA处理后不同天数的番茄果实的外观品质和营养品质。结果表明,内源ABA缺失抑制番茄果实增重并促进果实纵向生长,但对果实硬度无明显影响。同时,内源ABA可影响番茄果实可溶性固形物含量并促进破色期和转色期的还原糖积累。not和flc果实中番茄红素、β-胡萝卜素、叶黄素和总类胡萝卜素含量均显著高于其野生型,且外源喷施试验表明,与对照组相比,外源100 μmol·L^-1 ABA处理能显著抑制番茄果实中番茄红素、β-胡萝卜素和总类胡萝卜素的积累。综上,ABA在调控番茄果实外观品质方面,可促进番茄果实增重并抑制番茄果实纵向生长;在调控番茄果实营养品质方面,可促进还原糖积累并抑制类胡萝卜素积累。本研究结果为利用ABA调控番茄果实品质提供了一定的理论依据和技术支持。     

茶树不同叶位碳氮氢氧稳定同位素分布及变化特征

为探究茶树不同叶位的传统稳定同位素分布及其随时间的变化特征,本研究以龙井43#品种茶树为研究对象,采用元素分析-同位素比值质谱仪(EA-IRMS)对不同叶位叶片的碳同位素(δ¹³C)、氮同位素(δ¹⁵N)、氢同位素(δ²H)和氧同位素(δ¹⁸O)进行分析。结果表明,随叶位自上向下递增,叶片中δ¹³C、 δ¹⁵N和δ²H显著贫化,而δ¹⁸O呈现相对较弱的贫化,且第2~第5叶位叶片的同位素比值最高(21.0‰~25.0‰),相邻叶位的同位素分馏系数差异不大。此外,随着采样时间的变化和环境气候影响,前三叶位叶片的δ¹³C和δ¹⁵N总体呈现富集特征,而δ²H和δ¹⁸O出现先贫化后富集的变化特征。本研究结果为探究茶树不同叶位茶叶传统稳定同位素的分布提供了数据支撑,也为研究茶叶分馏机制和数据库构建奠定了基础。     

高压脉冲电场法提取耐辐射奇球菌中类胡萝卜素的研究

为探讨高压脉冲电场(PEF)电学参数致耐辐射奇球菌破壁提取类胡萝卜素的影响及最佳工艺参数,采用正交试验法,分析了电场强度、处理时间、频率和脉宽4种电场参数对类胡萝卜素提取效果的影响。结果表明,PEF技术提取类胡萝卜素的最优提取水平组合为:电场强度30 kV·cm^-1,处理时间30 s,频率30 Hz,脉宽10 μs。该条件下,提取量为75.06 μg·g^-1,与未进行电场处理的样品提取量48.27 μg·g^-1相比,增加了55.5%。本研究结果为PEF技术的工业化大规模应用提供了理论依据。     

海藻糖对转C4型PEPC水稻种子萌发耐旱性的影响

为揭示海藻糖参与高表达转玉米C₄型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)基因(C₄-PEPC)水稻(Oryza sativa)(简称PC)在干旱胁迫下种子萌发的生理机制,本研究以PC及其未转基因野生型受体Kitaake(简称WT)种子为材料,研究外施不同浓度海藻糖联合干旱处理下,其种子活力、萌发过程中可溶性糖和脯氨酸含量、α-淀粉酶活性,以及α-淀粉酶、PEPC、糖信号、部分海藻糖相关基因的表达。结果表明,干旱处理均显著抑制了两材料的发芽率,并且抑制了芽的生长;外施低浓度海藻糖可缓解干旱对种子萌发的抑制,与WT相比,PC对海藻糖更加敏感,当海藻糖浓度为0.5 mmol·L^-1时已表现出明显的缓解效应,且较10 mmol·L^-1海藻糖对WT的缓解效果更佳。外施0.5 mmol·L^-1海藻糖联合干旱处理可以维持水稻的种子活力、种子内渗透调节物质含量以及α-淀粉酶活性,尤其有益于PC。外施0.5 mmol·L^-1海藻糖通过上调PC内依赖钙信号的CBL1-OsSnRK3.1/3.23基因的表达,激活OsK1a-OsMYBS1/2-OsAmy3/8途径;同时诱导OsTPP1/7合成海藻糖,上调蔗糖和葡萄糖含量,进而增强糖代谢,维持种子萌发。此外,海藻糖也上调了SAPK8/9/10和C₄-PEPC的转录水平,使PC在芽期表现耐旱。本研究结果为改善直播稻田的发芽率和“C₄稻”的创制提供了新线索。     

羊栖菜组分多糖对α-葡萄糖苷酶的抑制作用

为高效利用羊栖菜组分多糖(SFPSⅠ),以SFPSⅠ为原料,α-葡萄糖苷酶作为靶标,研究SFPSⅠ对α-葡萄糖苷酶的抑制作用及其结构的影响,建立具有α-葡萄糖苷酶活性的Caco-2细胞模型,并对Caco-2细胞模型上α-葡萄糖苷酶活性的抑制效果进行研究。结果表明,SFPSⅠ对α-葡萄糖苷酶有明显的抑制作用,使得α-葡萄糖苷酶活力下降一半时的抑制剂浓度,即半抑制(IC₅₀)为0.31 mg·mL^-1。SFPSⅠ对α-葡萄糖苷酶的抑制作用是一个可逆过程,抑制类型为混合型抑制。动力学分析结果表明,SFPSⅠ对α-葡萄糖苷酶的抑制常数(K_i)为0.143 μmol·L^-1。荧光测定结果表明,SFPSⅠ结合会引起α-葡萄糖苷酶三级结构的明显变化。随着SFPSⅠ浓度的升高,其对Caco-2细胞模型上α-葡萄糖苷酶抑制效果越好。本研究结果为进一步探讨和设计新型α-葡萄糖苷酶抑制剂奠定了科学基础,同时也为开发具有降血糖功能的功能性药品与保健品提供了新资源。     

Radical scavenging and singlet oxygen quenching activity of marine carotenoid fucoxanthin and its metabolites

Antioxidant activity of carotenoids is suggested to be one of the factors for their disease preventing effects. Marine carotenoids fucoxanthin and its two metabolites, fucoxanthinol and halocynthiaxanthin, have been shown to exhibit several biological effects. The antioxidant activities of these three carotenoids were assessed in vitro with respect to radical scavenging and singlet oxygen quenching abilities. The 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical scavenging activity of fucoxanthin and fucoxanthinol was higher than that of halocynthiaxanthin, with the effective concentration for 50% scavenging (EC 50) being 164.60, 153.78, and 826.39 microM, respectively. 2,2'-Azinobis-3-ethylbenzo thizoline-6-sulphonate radical scavenging activity of fucoxanthinol (EC 50, 2.49 microM) was stronger than that of fucoxanthin (EC 50, 8.94 microM). Hydroxyl radical scavenging activity as measured by the chemiluminescence technique showed that the scavenging activity of fucoxanthin was 7.9 times higher than that by fucoxanthinol, 16.3 times higher than that by halocynthiaxanthin, and 13.5 times higher than that by alpha-tocopherol. A similar trend was observed when the hydroxyl radical scavenging was assessed by the electron spin resonance (ESR) technique. ESR analysis of the superoxide radical scavenging activity also showed the superiority of fucoxanthin over the other two carotenoids tested. Singlet oxygen quenching ability of the three carotenoids was lower than that of beta-carotene, with quenching rate constants ( k Q, x10 (10) M (-1) s (-1)) being 1.19, 1.81, 0.80, and 12.78 for fucoxanthin, fucoxanthinol, halocynthiaxanthin, and beta-carotene, respectively. The higher radical scavenging activity of fucoxanthin and fucoxanthinol compared with halocynthiaxanthin is assumed to be due to presence of the allenic bond.     

几种环境因子对微拟球藻营养物质积累的影响

为探究光强、光质、氮、磷四种环境因子对微拟球藻营养物质积累的影响,设计以下试验:光强试验设置光强梯度为20、80、140和200 μmol photons·m^-2·s^-1;光质试验依照RGB原理,调节红、蓝、绿光比例分别为100%、50%、0%;氮浓度试验设置氮浓度梯度为55.40、13.85、3.46、1.73 mg·L^-1;磷浓度试验设置磷浓度梯度为8.96、2.24、0.56、0.28 mg·L^-1,统一初始接种密度并测定25 d时脂肪酸及色素组成、蛋白及可溶性糖浓度。结果显示,蛋白和可溶性糖浓度随着光强的增大而增大;200 μmol photons·m^-2·s^-1 光强下微拟球藻生长速率最快、生物量最高,且蛋白(5.17 mg·mL^-1)和可溶性糖(2.40 mg·mL^-1) 浓度最大;20 μmol photons·m^-2·s^-1光强下叶绿素a比例最大。光质试验表明,红光对于微拟球藻可溶性糖积累和生长有一定促进作用,其余光质比例对其生长无显著影响,绿光有利于β-胡萝卜素积累,但纯绿光显著抑制蛋白合成。氮浓度为55.40 mg·L^-1时微拟球藻不饱和脂肪酸和二十碳五烯酸占比均达到最大,分别为68.23%和20.50%,且随着氮浓度降低,微拟球藻生长速率、蛋白及还原糖含量均显著降低。同样,随着磷浓度降低,微拟球藻生长速率和蛋白含量均显著下降,磷浓度为2.24 mg·L^-1时更适宜积累可溶性糖。本研究可为微拟球藻在不同环境因子下的营养优化培养提供理论支撑,具有一定的应用意义和经济价值。     

基于Dual RNA-seq分析的褪黑素影响萝卜与链格孢菌互作的作用研究

由芸薹链格孢菌(Alternaria brassicae)严重影响萝卜(Raphanus sativus)生产,外源喷施褪黑素可减轻病症,但褪黑素同时存在于植物和微生物中,外源喷施时可对感病植株上寄主和病原物的生命活动均有影响,其介导寄主-病原菌互作的作用模式。为解析褪黑素参与调控病叶上萝卜和链格孢菌互作的生理和基因转录机制,本研究通过对感黑斑病萝卜叶面外施0~1 500 μmol·L^-1浓度褪黑素,检测病情指数变化,同时利用互作转录组分析0、500和1 500 μmol·L^-1褪黑素处理下萝卜和链格孢菌转录水平变化。结果显示,50~500 μmol·L^-1褪黑素可分别显著提高萝卜和链格孢菌双方的生长势和抗逆性,且500 μmol·L^-1表现最优,1 000和1 500 μmol·L^-1与500 μmol·L^-1相比作用较小,呈明显剂量依赖型模式,但500 μmol·L^-1褪黑素处理下,萝卜对链格孢菌抗性明显提升。Dual RNA-seq检出萝卜基因组reads比对率>88%,链格孢菌基因reads比对率≤0.06%,萝卜差异表达基因数显著高于链格孢菌检出数。对萝卜及链格孢菌生长及抗逆性调控相关基因表达模式进行验证,基因表达模式基本与表型反应一致。综上所述,褪黑素介导萝卜与链格孢菌的作用存在低浓度促进、高浓度抑制的剂量依赖性效应,500 μmol·L^-1浓度下褪黑素对双方均具生长促进作用,但褪黑素对寄主的影响超过对链格孢菌的影响,最终表现为诱导萝卜对链格孢菌抗性增强。本研究为褪黑素在萝卜黑斑病抑制中的应用提供了数据支撑和理论基础,并在转录水平上初步解析了褪黑素参与萝卜对链格孢菌抗性变化的作用模式。