利用DSC和EPR技术研究杜仲种子的贮藏条件

种子贮藏稳定性对于种质资源的长期保存具有重要意义，目前关于种子贮藏的最新理论为玻璃态理论，该理论认为种子的玻璃化有利于种子的长期贮藏。当种子处于玻璃态时，玻璃化物质的高度粘滞性降低了种子细胞内分子流动性，阻止了细胞质中分子的扩散，从而减少老化过程中细胞结构的损伤和化学组分的变化，延缓种子老化劣变反应速率，延长贮藏寿命。评价玻璃态的一个重要指标是玻璃化转变温度，当种子贮藏于玻璃化温度或以下10℃～30℃范围内时，种子具有最佳的贮藏稳定性。因此，检测种子的玻璃化转变温度对于种子的长期有效贮藏具有重要指导意义。 本研究将差示量热扫描技术（DSC）与电子顺磁共振波谱仪技术（EPR）应用于杜仲种子玻璃化转变温度方面的研究。在DSC方法中，选用4.4%～31.6%含水量范围的杜仲种胚分别进行了DSC图谱扫描。EPR方法选用3-羧基-2,2,5,5-四甲基吡咯烷-1-氧（3-carboxy-2,2,5,5-tetramethylpyrrolidine-1-oxyl，CP）和2,2,6,6-四甲基哌啶（4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxy，TEMPO）作为探针标记杜仲种胚， 利用EPR技术测定不同含水量杜仲种胚的分子运动，通过对EPR图谱参数的分析计算，最终确定不同含水量杜仲种胚的玻璃化转变温度。 DSC实验结果显示，含水量为22.3%、28.0%、31.6%的杜仲种胚在0℃ 左右出现了一个水的熔融峰。该熔融峰的面积代表了自由水含量的多少，随着种胚含水量的降低该熔融峰面积减小。4.4%～31.6%含水量范围的杜仲种胚在-28℃左右还出现了一个熔融峰，推测此峰为杜仲种胚中某类物质熔融所形成的熔融峰。然而在此曲线上我们未观察到标志玻璃化转变的“台阶”出现。 CP-EPR实验的结果表明，利用EPR测定得到含水量为4.4%～11.6%的杜仲种胚在-110℃～20℃温度范围内，同一含水量的杜仲种胚随着温度的升高，分子运动速率加快;在同一温度条件下，高含水量的种胚比低含水量种胚的分子运动速率快。通过CP-EPR波谱两外缘峰最大距离（2Azz）的测定和数据统计分析，得到含水量为4.4%、5.7%、8.6%、10.3%、11.6%杜仲种胚的玻璃化转变温度分别约为44℃、25℃、4℃、-31℃、-43℃。可以把测定的杜仲种胚的这几个含水量的玻璃化转变温度与杜仲种子贮藏相结合，用于指导杜仲种子的贮藏。 TEMPO-EPR实验测定分析得到含水量为2.1%、3.4%、4.8%、8.3%、11.2% 的杜仲种胚的玻璃化转变温度分别为-21℃、-18℃、-24℃、-20℃、-27℃，玻璃化转变温度随含水量升高其变化的规律不明显，这与CP-EPR实验测得的结果有着较明显的差别。通过分析，认为对于脂质含量较高的杜仲种胚，随着含水量的降低，作为标记化合物的TEMPO随着脱水进入脂相，从而不能真实反映出不同含水量种胚的分子运动情况。与TEMPO标记相比，CP标记可能能够更真实地反映不同含水量杜仲种胚细胞质分子运动的情况，根据其分子运动情况得到的玻璃化转变温度更准确。

杜仲光合特性的研究

杜仲（Eucommia ulmoides Oliv���叶片的光饱和光合速率为6～10 μmolCO2·m -2·s-1，表观光合量子需要量最低约为17。光合作用的CO2补偿点略大于100μmolCO2·m -2·s-1，属C3型光合作用类型。其光合日变化有明显的中午降低现象，降低的原因除气孔限制外可能还有光抑制等其它因素。光合作用进行时光合产物只有约14％ 输出叶片.

植物根系、根区微生物对大气CO2浓度倍增的反应及其生态学意

预测下世纪中叶，大气CO_2浓度将高到目前的两倍（即达到700μ1•1~(-1)）。CO_2倍增对植物地上部的影响已经有了较多的研究，胆是由于方法学上的困难，至今关于倍增CO_2对植物根及根区微生物的研究仍是非常匮乏。本文应用国际上最新的根研究方法，以根系为中心，研究开顶式CO_2C熏蒸培养室中，CO_2倍增条件下根系与地上部，根系与根区微生物[共生的泡囊－丛枝菌根（VAM）真菌，非共生的土壤微生物]的关系。 1. CO_2倍增对根系的影响目前CO_2倍增对根系影响的研究多集中在根生物量的测定，或根／冠比值的测定，而善于其它参数如根长度则很少涉及，而根表面的反应目前还未见文献报道。本实验以幼苗期小麦“青323”（Triticum aestivum）、水稻“中作 29”(Oryza sativa)、大豆“科农4号”（Glycine max）、玉米“农大3138”（Zea mays）、甜高粱“M－81E”（Sorghum saccharatum）为材料，研究CO_2倍增对植物生物量的影响，发现CO_2倍增使C_3植物水稻、大豆的地上部、根系干重均显著增加，使小麦的根系干重显著增加，地上部无显著差异;C_4植物玉米和甜高粱的地上部和根系均没有显著反应。植物干重反应资料表明在光合产物的分配方面，C_3和C_4植物之间存在巨大的差异。 为了解根系获取土壤资源的能力的变化，我们对根系总长度和总表面积进行了分析。用样格交叉法研究根系长度的变化，结果显示，幼苗期的小麦、大豆的根系长度均被显著促进，尤其值得注意的是，尽管玉米根系干重没有显著改变，但是根长度已发生显著变化。同时应用研究根系表面积的最新方法－Na NO_2吸附法，研究发现幼苗期小麦、水稻和大豆的根系表面积在CO_2倍增条件下均显著增加，C_4植物玉米的根表面积亦有显著增加，但甜高粱的根表面积却没有显著反应，这说明即使在C_4植物类型中，根系表面积的反应在不同物种间仍存在很大差异。由于根长度和根表面积增幅大于根干重的增幅，所以推断在CO_2倍增条件下，植物根系细根比例增加，这有利于植物获取更多的养分。由于不同植物之间根系的反应不同，这将改变群落中原有的根系竞争关系，从而影响群落中物种的组成。 2. CO_2倍增对VAM真菌侵染强度和活力的影响本文应用NBT染色法，并结合浸染强度等级和活力等级标准，首次对CO_2倍增条件下，植物VAM真菌的侵染强度和活力的变化进行了检测。对比常规的酸性品红乳酸甘油法和NBT法，发现两者在显示侵染强度时元显著差异，但后者能同时用于侵染活力等级的研究。对幼苗期大豆以及不同生长期的小麦和玉米根系VAM真菌的侵染强度和活力进行观测，结果显示，倍增CO_2对大豆的侵染强度和活力均没有显著效应;使幼苗期玉米的侵染强度显著增加，但侵染活力无显著差异，但随生长期的推移，侵染强度所受的CO_2倍增效应逐渐减小，与14天苗龄（DAP）和35DAP相比，侵染活力在22DAP时所受效应最大;使10DAP小麦的VAM侵染强度和活力均显著增加，而且这种效应在30DAP小麦中的表现与10DAP小麦的相同。说明C_3、C_4植物中，菌根真菌对CO_2倍增反应不同，这也许是C_3、C_4植物对CO_2倍增反应不同的原因之一。倍增CO_2改善了VAM真菌的发育，所以较之于非菌根侵染植物，菌根侵染植物将因为CO_2倍增而获益更多，另一方面不同种植物中，VAM真菌的发育反应不同，这将使植物群落中，根系获取无机营养的竞争能力发生变化，最终影响植物群落的物种丰度和生物多样性以及群落的演替。 3. CO_2倍增对非共生土壤微生物的影响CO_2倍增使生长70天的小麦、垂柳（Salix babylonica）、藜(Chenopodium album)、繁穗苋（Amaranthus cruentus）品种“红苋K112”的地上部和根系的生物量增加。以这些植物所在土壤为材料，用氯仿熏蒸直接提取法研究土壤微生物生物量C（C_(mic)）和生物量N（N_(mic)）的变化，发现CO_2倍增尽管使各类型植物的C_4植物）土壤中C_(mic)的变化趋势不完全相同（小麦和藜所在土壤的C_(mic)下降，垂柳中C_(mic)升高，而在繁穗苋中无显著差异），但N_(mic)在各物种所在土壤中均有不同程度的上升，在繁穗苋中增幅最大。C_(mic):N_(mic)比值在4个物种所在土壤中均明显下降，这意味着CO_2倍增后在植物生长后期，土壤微生物活性提高，分解植物凋落物和土壤中其它有机质的能力加强，从而改善贫瘠土壤中有机质质量。 4.CO_2倍增对植物呼吸和光合作用及C素积累的影响 1）CO_2倍增对植物暗呼吸的影响：以杜仲（Eucommia ulmoides）、紫花苜蓿(Medicago sativa)和玉米等10种植物的离体成熟叶片或整株为材料，研究不同测定温度（15～35 ℃）下，CO_2倍增对植物暗呼吸的影响。结果表明：在较低温度（15 ℃、20 ℃）下，CO_2倍增对植物暗呼吸没有显著效应;在较高温度（30 ℃、35 ℃）时，多数被测植物的暗呼吸显著增强。由于植物在不同温度时它们的暗咱吸受CO_2倍增的促进幅度不同，这将导致不同地区（环境温度不同）的植物暗呼吸反应有差异，而且由于不同物种的暗呼吸增幅不同，综合光合效应，它们的生物量的反应也会不同。 2）CO_2倍增对整株植物的CO_2气体交换及植物C素积累的影响：利用自行设计的一套CO_2气体测定装置，首次尝试同步测定CO_2倍增条件下幼苗期小麦地下部和地上部的气体交换在昼夜24小时内的变化及C素的积累。发现CO_2倍增不仅使小麦地上部C素的积累增加，也使地下部释放的C素增加，但整株植物的C素收入仍高于对照两倍多，这从植物与环境的CO_2气体交换角度为CO_2倍增促进植物生物量的增加提供了依据。并首次提出：植物的整体性及植物所在的环境条件（主要是温度和光照强度）决定着植物暗呼吸对CO_2倍增的响应方式：被抑制或无效应。

Fingerprint analysis of eucommia bark by LC-DAD and LC-MS with the aid of chemometrics

Chromatographic fingerprints of 46 Eucommia Bark samples were obtained by liquid chromatography-diode array detector (LC-DAD). These samples were collected from eight provinces in China, with different geographical locations, and climates. Seven common LC peaks that could be used for fingerprinting this common popular traditional Chinese medicine were found, and six were identified as substituted resinols (4 compounds), geniposidic acid and chlorogenic acid by LC-MS. Principal components analysis (PCA) indicated that samples from the Sichuan, Hubei, Shanxi and Anhui—the SHSA provinces, clustered together. The other objects from the four provinces, Guizhou, Jiangxi, Gansu and Henan, were discriminated and widely scattered on the biplot in four province clusters. The SHSA provinces are geographically close together while the others are spread out. Thus, such results suggested that the composition of the Eucommia Bark samples was dependent on their geographic location and environment. In general, the basis for discrimination on the PCA biplot from the original 46 objects× 7 variables data matrix was the same as that for the SHSA subset (36 × 7 matrix). The seven marker compound loading vectors grouped into three sets: (1) three closely correlating substituted resinol compounds and chlorogenic acid; (2) the fourth resinol compound identified by the OCH3 substituent in the R4 position, and an unknown compound; and (3) the geniposidic acid, which was independent of the set 1 variables, and which negatively correlated with the set 2 ones above. These observations from the PCA biplot were supported by hierarchical cluster analysis, and indicated that Eucommia Bark preparations may be successfully compared with the use of the HPLC responses from the seven marker compounds and chemometric methods such as PCA and the complementary hierarchical cluster analysis (HCA).

Nestbau des Belonogaster junceus Oliv.

Von W. Wagner

Peritelus griseus Oliv., ein neuer Schädling am Hopfen aus der Familie der Rüsselkäfer

Von R. Störmer

Anatomie und Biologie von Acentropus niveus Oliv ...

Lebenslauf.

杜仲抗真菌蛋白晶体生长的原子力显微成像研究—快速生长与晶面生长速率

杜仲抗真菌蛋白(Eucommiaantifungalprotein,EAFP)的单晶体具有在几小时内就可长大的快速生长特性.用原子力显微成像(atomicforcemicroscope,AFM)技术,原位实时观测了EAFP单斜晶体生长过程中的｛10 0｝表面形貌动态变化,并分别在不同的过饱和度下测量了其生长速率.结果表明,EAFP晶体生长的速率与蛋白质溶液的过饱和度相关,在过饱和度高时(σ =1 78)晶面生长极快;在中等过饱和度(σ =1 5)下,其晶面台阶的生长速率沿b,c方向分别为 12nm/s和 2 4 2nm/s,比溶菌酶生长速率(6～ 7nm/s)快很多;在蛋白质浓度很低的情况下,其生长速率仍与其他蛋白质相当.EAFP晶体快速生长可能与该分子尺寸较小,内部结构紧凑,分子骨架呈刚性和分子表面性质等其固有特性密切相关.沉淀剂浓度对EAFP晶体生长也有影响.过饱和度很低时,提高沉淀剂浓度会干扰晶体生长.

杜仲抗真菌蛋白(EAFP)晶体动态生长研究

杜仲抗真菌蛋白(eucommia antifungal protein,EAFP),含有41个氨基酸残基,其中有10个半胱氨酸,半胱氨酸间形成的二硫桥键使分子构象很稳定.EAFP的晶体属单斜晶系,空间群为P21,晶胞参数为:a=1.9085nm,b=2.3225nm,c=3.0854nm10-6,β=98.64,分子量为4158.9.EAFP晶体生长速度快,对X射线的衍射能力强,很值得研究其生长的机理.利用原子力显微镜(AFM)对EAFP晶体的{100}面进行动态的生长研究,发现在中低过饱和度下主要以各向异性的单双链螺旋位错的生长模式进行生长,详细研究了这种螺旋的形成机制,并探讨了其结构基础.

用AFM研究杜仲抗真菌蛋白的晶体生长

随着后基因组时代的到来以及蛋白质组学研究的深入开展,研究蛋白质晶体生长成为生物化学和结构生物学领域一个广泛关注的课题。通过使用原子力显微镜(Atomic Force Microscope,简称AFM)对杜仲抗真菌蛋白(eucommia antifungal protein,简称EAFP)的晶体在有母液存在下原位实时动态地进行了晶面生长观察。研究结果表明:不同过饱和度对EAFP晶体生长形貌的影响较大,较高的过饱和度下生长很快,生长台阶密度高,较高的过饱和度下主要进行各向异性二维台阶的发生、发展,较低的过饱和度下主要采用螺旋位错的生长方式,当过饱和度极低时生长缓慢,且晶体表面有很多小孔存在,晶面生长很不完整;还对不同过饱和度下晶体生长速率进行了定量的测量,也反映了过饱和度对EAFP晶体生长的影响;同时对在AFM观察过程中由探针的扫描速度和方向对表面形貌的影响进行了讨论。