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《武汉植物园评价了三种不同提取技术对栽培和野生荷花挥发油化学成分的影响》

  • 来源专题：生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者： hujm
  • 发布时间：2020-11-15

  • 莲（Nelumbo nucifera）是一种水生多年生植物，已在中国大多数省份和世界许多地方栽培。它主要被用作水生蔬菜，几乎所有的部分在传统草药或保健食品中都有应用。荷花主要用于个人保健产品，例如润肤露和沐浴皂，或用于生产绿茶中的香味物质。其药用价值很少报道，但被认为与芳香疗法，例如呼吸系统疾病的治疗有关。人类黑素细胞的体外研究表明，荷花精油提取物具有增加黑素生成的作用，表明了其光保护作用的潜在用途。因此，为进一步探索荷花精油的保健功能，研究荷花精油中的化学成分信息以及提取方法对荷花精油化学成分的影响，对于荷花精油的质量控制至关重要。

    中国科学院植物种质创新与特色农业重点实验室、武汉植物园植物化学生物学学科组副研究员张春云在郭明全研究员的指导下，采用顶空萃取（HE）、水蒸气蒸馏法（SD）和溶剂萃取法（SE）结合气相色谱-质谱联用技术，对栽培莲和野生莲花的挥发油成分进行了分析比较。经气相色谱-质谱联用鉴定，三种方法提取的荷花挥发油成分中有42个峰。由SD方法提取的精油主要成分为Z,Z-10,12-hexadecadienal E-14-hexadecenal，含量分别为16.3%和16.7%；SE法中，棕榈酸和Z,Z-9,12- octadecadienoic酸分别为25.8%和26.8%。HE方法为从原植物材料中提取挥发油成分提供了一种原位、简便且更高效的方法，比如通过在荷花样品表面上添加少量的甘油，使得测定精油成分的含量增加了两倍，说明该技术可以将进一步应用于从其他植物材料提高精油提取效率。此外，对栽培和野生样品挥发油成分的比较表明，栽培和野生样品挥发油化学成分的种类没有差异，只有化学成分含量的差异。本研究全面分析了栽培莲和野生莲的花挥发油成分的化学信息，为进一步在食品和保健行业开发其高附加值产品提供科学依据。

    　　研究成果以“Comparing Three Different Extraction Techniques on Essential Oil Profiles of Cultivated and Wild Lotus (Nelumbo nucifera) Flower”为题，最近发表于生物学领域JCR TOP 30%期刊Life上。

  • 原文来源：https://www.mdpi.com/2075-1729/10/9/209;http://www.whiob.ac.cn/xwdt/kydt/yjjz/202011/t20201112_5748518.html
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相关报告

  • 《武汉植物园在莲子淀粉合成机制和组培体系优化研究中取得重要进展》
    • 来源专题：生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：hujm
    • 发布时间：2020-11-23
    • 莲在中国具有悠久的栽培历史，是集观赏、食用、药用于一身的重要水生经济作物。莲子淀粉属于天然高直链淀粉，在开发降血糖功能食品和低血糖生成指数食品上具有良好的前景。目前，莲子淀粉含量仍有待提高，解析莲子淀粉合成机制对于提高莲子淀粉含量和改良莲子品质具有重要意义。此外，随着莲全基因组测序工作的完成和现代分子生物学技术的快速发展，莲的基因功能基因组学研究水平也在不断提升。然而，莲中高效稳定的遗传转化体系尚未构建，严重制约了莲中基因功能组学的开展。通过优化影响莲愈伤组织形成的关键因素，有利于开发出高效稳定的的莲愈伤组织诱导体系。武汉植物园莲种质资源与遗传育种学科组科研人员针对以上两个科学问题分别开展了相关研究并取得一些重要进展。 进展一：研究者分别对30个子莲栽培种的莲子营养成分进行分析，发现授粉后15天（15DAP）的青鲜莲子和成熟莲子中的淀粉平均含量分别为28.20%和47.12%。通过莲子比较转录组分析，揭示淀粉和蔗糖代谢途径参与莲子发育进程，多个参与淀粉合成途径的酶编码基因在9DAP - 12DAP发育进程中诱导上调表达，包括ADP葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase）。结合莲前期已公布基因组数据，分别鉴定到3个和4个基因编码AGPase大亚基和小亚基，且进化分析表明大小亚基分化明确。通过表达分析发现NnAGPL2a和NnAGPS1a为参与莲子发育优势表达基因，其与多个参与淀粉和蔗糖代谢途径基因存在共表达关系。此外，研究者发现NnAGPL2a和NnAGPS1a基因的表达模式AGPase酶活性变化和莲子中淀粉含量的积累三者之间的变化模式趋于一致。以上研究结果拓展了对莲子淀粉合成的分子机制的认识，为高淀粉子莲新品种的改良和选育提供理论依据。该研究成果以“Comprehensive analysis of AGPase genes uncovers their potential roles in starch biosynthesis in lotus seed” 为题，发表于国际学术期刊BMC Plant Biology。武汉植物园莲种质资源与遗传育种学科组助理研究员孙恒和湖北工程学院李娟娟为论文共同第一作者，杨美研究员为论文通讯作者。本研究得到国家自然科学基金、中国科学院前沿科学重点研究项目和中国科学院青年创新促进会项目的资助。 　　论文链接：https://bmcplantbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12870-020-02666-z 进展二：研究者通过优化一系列影响愈伤组织形成的关键因素，开发了一套高效的荷花愈伤组织诱导系统。研究发现在含有3 mg/L 2,4-D和0.5 mg/L 6-BA的MS培养基中，以未成熟莲子子叶和胚作为外植体诱导出的愈伤组织效率最高。此外，莲的基因型、光照条件、外植体发育阶段和取样时间对诱导愈伤组织也有一定的影响。以‘十里荷1号’授粉后9天的莲子子叶为外植体，在弱光条件下培养，被认为是莲愈伤组织诱导的最佳条件。利用未成熟种子的莲心培育出的无菌苗，也是诱导优质愈伤组织的优良外植体。此外，研究者在莲的愈伤组织中发现了莲生物碱的累积和生物碱合成相关基因的表达。以上研究结果为建立莲体细胞胚胎发生转化体系提供了重要的理论指导，同时对建立利用体细胞培养技术生产生物碱体系方面具有重要的价值。该研究成果以“The Establishment of an Efficient Callus Induction System for Lotus (Nelumbo nucifera)”为题，发表在国际学术期刊Plants。武汉植物园莲种质资源与遗传育种学科组副研究员邓显豹和硕士研究生熊雅倩为论文共同第一作者，杨美研究员为论文通讯作者。本研究得到国家自然科学基金、中国科学院前沿科学重点研究项目、中国科学院青年创新促进会项目和中央高校基本科研业务费专项资金的资助。 论文链接：https://res.mdpi.com/d_attachment/plants/plants-09-01436/article_deploy/plants-09-01436.pdf
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  • 《武汉植物园发现唇形科紫珠属新物种》
    • 来源专题：生物育种
    • 编译者：季雪婧
    • 发布时间：2024-06-18
    •     紫珠属（Callicarpa L.）隶属于唇形科（Lamiaceae），多为灌木至小乔木，少数种类为藤本或匍匐状。据统计，全世界约有紫珠属植物140余种，我国已报道分布53种（不包含变种、变型），主要生长在长江以南，少数种可延伸到华北至东北和西北的边缘。     我国紫珠属植物中很多种类是传统的中药材，是重要的中医药战略资源。除药用价值外，紫珠属植物花朵密集，果实颜色独特而艳丽，是良好的花果兼备的园林景观资源植物，具有较高的开发利用价值。近年来，紫珠属野生植物资源逐年锐减。通过引种、收集建立紫珠属植物种质资源圃，有利于科学保护该属植物的遗传多样性水平，有效对抗自然和人为因素引起的遗传侵蚀（有用基因的丧失）。     紫珠属植物资源的收集和保育，可以帮助研究者快速捕捉具有目标性状的种质，从而促进种质资源的高效评价、研究和利用。对紫珠属植物开展繁殖技术研究，可有效扩大种群数量。对具有优良性状和重要经济价值的种质资源，可进行良种、新品种及地方品种的审定，提供优良种源与繁殖材料。对紫珠属植物进行收集、保育、展示与研究，旨在推进科学、合理、有效地利用植物资源，增强人们身体健康，促进人们享受自然，充分体现出植物资源产生的生态、经济及社会效益。     在紫珠属植物驯化栽培的过程中，一种在武汉植物园磨山园区引种栽培长达10余年的紫珠，引起了园艺保育中心科研人员极大的关注。该物种因植株匍匐、叶片常绿、果实白色、叶柄间无横隔线等特征，与紫珠属其他物种有显著区别。科研人员查阅了其历史引种记录后，于2023年3月对原产地湖南永顺县杉木河林场进行了回访，结合详细的形态对照和分子系统学分析，确定其为唇形科紫珠属新物种，并依据模式标本产地将其命名为永顺紫珠（Callicarpa yongshunensis Wen B. Xu, Xiao D. Li & Yan Ling Liu）。     永顺紫珠在花序、腺体颜色和叶片形状上与黄腺紫珠（C.luteopunctata H.T.Chang）和老鸦糊（C.giraldii Hesse ex Rehd）相似，但它的植株匍匐、叶片常绿、果实白色等特征明显不同于黄腺紫珠和老鸦糊。此外，永顺紫珠因白色果实与长叶紫珠（C.longifolia Lamk）相似，但可以通过植株匍匐、叶柄间无横隔线及果实无星状短柔毛等特征与长叶紫珠区分。该新种以“Callicarpa yongshunensis (Lamiaceae): A new species from Hunan, China”为题，发表在国际植物分类学期刊Phytokeys上，武汉植物园园艺保育中心徐文斌工程师为第一作者，刘艳玲正高级工程师为论文通讯作者。近年来，武汉植物园致力于建设紫珠属植物种质资源库，通过种质交换、野外引种、委托引种等多种渠道，收集紫珠属植物共计49个分类单元（含变种、变型），已占国产紫珠属植物资源的75%。本次新物种永顺紫珠的发表，是武汉植物园紫珠属植物种质资源库建设过程中的重要成果之一。
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