琼脂是什么东西
琼脂(agar)简介
亦称洋菜(agar-agar)。
以藻类的石花菜属(Gelidium)及江蓠属(Gracilaria)制成的明胶产品,为最常用的微生物培养基的固化剂,也用於肉、鱼、禽类罐头和化妆品、药品及牙科医疗。在酿造和葡萄酒工业中用作澄清剂,制作冰淇淋、糕点及沙拉调味料时用作增稠剂,并作金属拉丝的润滑剂等。
用藻类制成的琼脂是半透明、无定形的粉末、薄片或颗粒。主要产地为日本、纽西兰、美国和俄罗斯。琼脂不溶於冷水,能吸收相当本身体积20倍的水。易溶於沸水,稀释液在42℃(108 ℉)仍保持液状,但在37℃凝成紧密的胶冻。琼脂为细胞壁的组成成分,含有复杂的碳水化合物、钙与硫酸盐。
历史
在南洋的居民自古就以麒麟菜煮成冻胶食用(现在已知是卡拉胶),以马来语称此凝冻为
agar-agar 或 agar,其后就成为琼胶的世界通用语。
琼脂亦称琼胶,在市场上也称为“冻粉”、“凉粉”等。纪明侯,曾呈奎等(1952)年建议
用“琼胶”代表 agar, 为纪念我国最早是以海南岛的麒麟菜水煮冻胶作食用;并讲所有海藻多糖
都统一以某胶作字尾,以代替“脂”、“粉”等混乱用词。“琼胶”这个名称已于1977年为我
国药典所采用。
纪明侯1993年1月编著--《海藻化学》(科学出版社)
中文名称: 琼脂
英文名称: Agar
中文别名: 琼胶洋菜
CAS RN.: 9002-18-0
分 子 式: (C12H18O9)n
物化性质:
水溶性 SOLUBLE IN HOT WATER
作用:可用作增稠剂、凝固剂、悬浮剂、乳化剂、稳定剂、保鲜剂、粘合剂和生物培养基。
用 途:
琼脂在食品工业的应用中具有一种极其有用的独特性质。其特点:具有凝固性、稳定性,能与一些物质形成络合物等物理化学性质,可用作增稠剂、凝固剂、悬浮剂、乳化剂、保鲜剂和稳定剂。广泛用于制造粒粒橙及各种饮料、果冻、冰淇淋、糕点、软糖、罐头、肉制品、八宝粥、银耳燕窝、羹类食品、凉拌食品等等。
琼脂在化学工业、医学科研、可作培养基、药膏基及其他用途。
琼脂由琼脂糖(Agarose)和琼脂果(Agaropectin)两部分组成,作为胶凝剂的琼脂糖是不含硫酸酯(盐)的非离子型多糖,是形成凝胶的组分,其大分子链链节在1,3苷键交替地相连的β-D-吡喃半乳糖残基和3, 6-α-L-吡喃半乳糖残基。而琼脂果胶是非凝胶部分,是带有硫酸酯(盐)、葡萄糖醛酸和丙酮酸醛的复杂多糖,也是商业提取中力图去掉的部分。商品琼脂一般带有2%―7%的硫酸酯(盐),0%―3%的丙酮酸醛及1%―3%的甲乙基。在工业上的琼脂色泽由白到微黄,具有胶质感,无气味或有轻微的特征性气味,琼脂不溶于冷水,易溶于沸水,缓溶于热水。
琼脂系选用优质天然石花菜、江蓠菜( Gracilaria)、紫菜(porphyra)等海藻为原料,采用科学方法精炼提纯的天然高分子多糖物质。含有多种元素,并具有清热解暑、开胃健脾之功能。
琼脂早已被美国食品药物管理条例列为公认安全的产品,获准作为食品添加剂作为专题载入食品化学品药典之中。
琼脂为亲水性胶体,分有条状和粉末状,不溶于冷水,易溶于热水。琼脂在工业上具有独特的重要性,琼脂的浓度即使低至1%仍能形成相当稳定的凝胶(冻胶),是食品工业、化学工业、医学科研所必需之原料。
提炼琼脂的简单工艺流程如下:
(1)琼脂条:江蓠菜(或紫菜)→浸碱→洗涤→漂白→煮胶→过滤→推条→冷冻→脱水→烘干→成品→包装。
(2)琼脂粉:江蓠菜(或紫菜)→浸碱→洗涤→漂白→煮胶→过滤→压水→烘干→粉碎→成品→包装。
琼脂质量标准符合国标GB1975-80规定:干燥失重 :≤15% 水不溶物% :≤1 淀粉 :合乎规定烧灼残渣%(灰分) :≤5 吸 水 力 :75毫升(最高数)砷(AS)% :≤0.0001 重金属(以Pb 计)%:≤0.004
编辑本段营养分析
琼脂能在肠道中吸收水分,使肠内容物膨胀,增加大便量,刺激肠壁,引起便意。所以经常便秘的人可以适当食用一些石花菜。琼脂富含矿物质和多种维生素,其中的褐藻酸盐类物质有降压作用,淀粉类硫酸脂有降脂功能,对高血压、高血脂有一定的防治作用。可清肺化痰,清热祛湿,滋阴降火,凉血止血。
编辑本段适宜人群
一般人都可食用,尤其适合肥胖病人、高血压、高血脂人群食用。
编辑本段烹饪指导
琼脂不宜与含有酸性的食品混合,会影响其效果。
琼脂不溶于糖溶液,食品配方中含有琼脂时应将糖加入热琼脂溶液中。一般热琼脂溶液降温至40℃以下即形成凝胶,在85℃以下不会溶化成溶液。
食品应用:
一、果粒橙饮料--以琼脂作悬浮剂,其使用浓度0.01-0.05%,可使颗粒悬浮均匀。
琼脂用在饮料类产品中,其作用是悬浮力,让饮料中固型物悬浮均匀,不下沉。
其特点是悬浮时间及保质期长,也是其它悬浮剂无法代替之所在。透明度好,流动性好,口感爽滑无异味。
二、果汁软糖--琼脂的使用量为2.5%左右,与葡萄糖液、白砂糖等制得的软糖,其透明度及口感远胜于其他软糖。
琼脂用在固体类食品中,其作用是凝固形成胶体,作为主原料而络合其它辅料,如糖液、砂糖、香料等。
三、肉类罐头、肉制品--用0.2-0.5%的琼脂能形成为有效粘合碎肉的凝胶。
四、八宝粥、银耳燕窝、羹类食品--用0.3-0.5%琼脂作为增稠剂、稳定剂。
五、凉拌食品--先将琼脂洗净,用开水冲泡让其膨胀,捞起加入调配料即可食用。
六、冻胶布丁--以0.1-0.3%的琼脂和精炼的半乳甘露聚糖,可制得透明的强弹性凝胶。
七、果冻--以琼脂作悬浮剂,参考用量为0.15-0.3%,可使颗粒悬浮均匀,不沈淀,不分层。
其它工业:一、啤酒澄清剂--以琼脂作为辅助澄清剂加速和改善澄清。
储存方法:
琼脂应放在干燥的地方,温度保持在18-25℃之间可以增长琼脂的库存寿命, 如长时间储存温度过度,就会导致凝胶强度的降低。琼脂不宜与有气味性强的东西存放在一起。
注意事项:防潮,置于干燥通风处保存。
琼脂食用之---甜点DIY 杨梅豆腐
原料:
琼脂、杨梅汁、冰糖
做法:
1.将琼脂在清水中浸泡。2小时后将半锅水煮沸,放入琼脂煮至完全溶解。
2.将冰糖放入杨梅汁中用小火炖,直到冰糖溶于杨梅汁中。
3.将冰糖杨梅汁与琼脂混合,用慢火煲滚,并不停搅拌均匀。
4.将煮好的汁液迅速倒入容器,冷却后放入冰箱冰镇。
功效:
杨梅含有多种有机酸,维生素C的含量也十分丰富,不仅可直接参与体内糖的代谢和氧化还
原过程,增强毛细血管的通透性,而且还有降血脂,阻止癌细胞在体内生成的功效。杨梅所含的果酸既能开胃生津,消
食解暑,又能阻止体内的糖向脂肪转化的功能,有助于减肥。
水果果冻
原料:木瓜、葡萄、桃子(或其它水果)、干玫瑰花骨朵、冰糖、蜂蜜、
做法:
1.用热水将玫瑰花骨朵浸泡,不用太多水
2.将水果切丁
3.将琼脂放在温水里泡5分钟,然后拎干放进开水锅里煮至琼脂完全融化后将杂质拎出(用一个小筛子或网子)
4.再将拎过杂质的琼脂浆里放入玫瑰花水、蜂蜜、冰糖继续在火上熬一会,为的是将蜂蜜和冰糖溶化
5.将水果丁放入制作布丁的容器中(注:如果是家中用的碗一列的类的容器,要将碗底铺上保鲜膜,以便容易扣出)
6.将琼脂液倒进乘有水果的容器中
7.晾凉
8.晾凉后放进冰箱(热着放进冰箱,对冰箱不好)
9.好了~~~
豆沙凉糕
材料:
500ml水
一碟红豆沙(喜欢吃甜食的朋友可以依自己口味酌情加量。)
琼脂15克(不要太多,否则口感不好。)
蜜枣十来个切成小块装碗备用。(或者加个人喜欢的小果脯,比如葡萄干什么之类。)
做法:
1、水倒入锅内,烧开。
2、水开,倒入红豆沙,搅拌,化开。
3、倒入琼脂,化开。
4、停火,倒入蜜枣,拌匀。(如果有其他水果放进去,味道就更丰富了。)
5、稍稍凉凉,把汤汁装进纸杯,放入冰箱20分钟。
6、欲食时,取出纸杯,倒扣在盘子上,切成小块食用。
编辑本段备注
用石花菜提取物制成的琼脂,是一种重要的植物胶,无色,无固定形状,但属于固体,可溶于热水中。琼脂可用来制作冷食品和微生物的培养基等。琼脂通常被称为洋菜或洋粉,也叫石花胶,但它不同于另一种同样生长在沿海附近岩石和碎珊瑚上的藻类食物琼枝。后者又称为海菜或胶麒麟菜,也含有琼胶、多糖和黏液质,常被煮成胶冻状食用,或用开水烫泡后加适量姜、醋拌食,也可入配方水煎服,主治支气管炎、肺炎、痰结、肠炎等,有降脂作用。
(摘自百度百科)
琼脂(agar)简介
亦称洋菜(agar-agar)。
以藻类的石花菜属(Gelidium)及江蓠属(Gracilaria)制成的明胶产品,为最常用的微生物培养基的固化剂,也用於肉、鱼、禽类罐头和化妆品、药品及牙科医疗。在酿造和葡萄酒工业中用作澄清剂,制作冰淇淋、糕点及沙拉调味料时用作增稠剂,并作金属拉丝的润滑剂等。
用藻类制成的琼脂是半透明、无定形的粉末、薄片或颗粒。主要产地为日本、纽西兰、美国和俄罗斯。琼脂不溶於冷水,能吸收相当本身体积20倍的水。易溶於沸水,稀释液在42℃(108 ℉)仍保持液状,但在37℃凝成紧密的胶冻。琼脂为细胞壁的组成成分,含有复杂的碳水化合物、钙与硫酸盐。
历史
在南洋的居民自古就以麒麟菜煮成冻胶食用(现在已知是卡拉胶),以马来语称此凝冻为
agar-agar 或 agar,其后就成为琼胶的世界通用语。
琼脂亦称琼胶,在市场上也称为“冻粉”、“凉粉”等。纪明侯,曾呈奎等(1952)年建议
用“琼胶”代表 agar, 为纪念我国最早是以海南岛的麒麟菜水煮冻胶作食用;并讲所有海藻多糖
都统一以某胶作字尾,以代替“脂”、“粉”等混乱用词。“琼胶”这个名称已于1977年为我
国药典所采用。
纪明侯1993年1月编著--《海藻化学》(科学出版社)
中文名称: 琼脂
英文名称: Agar
中文别名: 琼胶洋菜
CAS RN.: 9002-18-0
分 子 式: (C12H18O9)n
物化性质:
水溶性 SOLUBLE IN HOT WATER
作用:可用作增稠剂、凝固剂、悬浮剂、乳化剂、稳定剂、保鲜剂、粘合剂和生物培养基。
用 途:
琼脂在食品工业的应用中具有一种极其有用的独特性质。其特点:具有凝固性、稳定性,能与一些物质形成络合物等物理化学性质,可用作增稠剂、凝固剂、悬浮剂、乳化剂、保鲜剂和稳定剂。广泛用于制造粒粒橙及各种饮料、果冻、冰淇淋、糕点、软糖、罐头、肉制品、八宝粥、银耳燕窝、羹类食品、凉拌食品等等。
琼脂在化学工业、医学科研、可作培养基、药膏基及其他用途。
琼脂由琼脂糖(Agarose)和琼脂果(Agaropectin)两部分组成,作为胶凝剂的琼脂糖是不含硫酸酯(盐)的非离子型多糖,是形成凝胶的组分,其大分子链链节在1,3苷键交替地相连的β-D-吡喃半乳糖残基和3, 6-α-L-吡喃半乳糖残基。而琼脂果胶是非凝胶部分,是带有硫酸酯(盐)、葡萄糖醛酸和丙酮酸醛的复杂多糖,也是商业提取中力图去掉的部分。商品琼脂一般带有2%―7%的硫酸酯(盐),0%―3%的丙酮酸醛及1%―3%的甲乙基。在工业上的琼脂色泽由白到微黄,具有胶质感,无气味或有轻微的特征性气味,琼脂不溶于冷水,易溶于沸水,缓溶于热水。
琼脂系选用优质天然石花菜、江蓠菜( Gracilaria)、紫菜(porphyra)等海藻为原料,采用科学方法精炼提纯的天然高分子多糖物质。含有多种元素,并具有清热解暑、开胃健脾之功能。
琼脂早已被美国食品药物管理条例列为公认安全的产品,获准作为食品添加剂作为专题载入食品化学品药典之中。
琼脂为亲水性胶体,分有条状和粉末状,不溶于冷水,易溶于热水。琼脂在工业上具有独特的重要性,琼脂的浓度即使低至1%仍能形成相当稳定的凝胶(冻胶),是食品工业、化学工业、医学科研所必需之原料。
提炼琼脂的简单工艺流程如下:
(1)琼脂条:江蓠菜(或紫菜)→浸碱→洗涤→漂白→煮胶→过滤→推条→冷冻→脱水→烘干→成品→包装。
(2)琼脂粉:江蓠菜(或紫菜)→浸碱→洗涤→漂白→煮胶→过滤→压水→烘干→粉碎→成品→包装。
琼脂质量标准符合国标GB1975-80规定:干燥失重 :≤15% 水不溶物% :≤1 淀粉 :合乎规定烧灼残渣%(灰分) :≤5 吸 水 力 :75毫升(最高数)砷(AS)% :≤0.0001 重金属(以Pb 计)%:≤0.004
营养分析
[编辑本段]
琼脂能在肠道中吸收水分,使肠内容物膨胀,增加大便量,刺激肠壁,引起便意。所以经常便秘的人可以适当食用一些石花菜。琼脂富含矿物质和多种维生素,其中的褐藻酸盐类物质有降压作用,淀粉类硫酸脂有降脂功能,对高血压、高血脂有一定的防治作用。可清肺化痰,清热祛湿,滋阴降火,凉血止血。
适宜人群
[编辑本段]
一般人都可食用,尤其适合肥胖病人、高血压、高血脂人群食用。
烹饪指导
[编辑本段]
琼脂不宜与含有酸性的食品混合,会影响其效果。
琼脂不溶于糖溶液,食品配方中含有琼脂时应将糖加入热琼脂溶液中。一般热琼脂溶液降温至40℃以下即形成凝胶,在85℃以下不会溶化成溶液。
食品应用:
一、粒粒橙饮料--以琼脂作悬浮剂,其使用浓度0.01-0.05%,可使颗粒悬浮均匀。
琼脂用在饮料类产品中,其作用是悬浮力,让饮料中固型物悬浮均匀,不下沉。
其特点是悬浮时间及保质期长,也是其它悬浮剂无法代替之所在。透明度好,流动性好,口感爽滑无异味。
二、果汁软糖--琼脂的使用量为2.5%左右,与葡萄糖液、白砂糖等制得的软糖,其透明度及口感远胜于其他软糖。
琼脂用在固体类食品中,其作用是凝固形成胶体,作为主原料而络合其它辅料,如糖液、砂糖、香料等。
三、肉类罐头、肉制品--用0.2-0.5%的琼脂能形成为有效粘合碎肉的凝胶。
四、八宝粥、银耳燕窝、羹类食品--用0.3-0.5%琼脂作为增稠剂、稳定剂。
五、凉拌食品--先将琼脂洗净,用开水冲泡让其膨胀,捞起加入调配料即可食用。
六、冻胶布丁--以0.1-0.3%的琼脂和精炼的半乳甘露聚糖,可制得透明的强弹性凝胶。
七、果冻--以琼脂作悬浮剂,参考用量为0.15-0.3%,可使颗粒悬浮均匀,不沈淀,不分层。
其它工业:一、啤酒澄清剂--以琼脂作为辅助澄清剂加速和改善澄清。
储存方法:
琼脂应放在干燥的地方,温度保持在18-25℃之间可以增长琼脂的库存寿命, 如长时间储存温度过度,就会导致凝胶强度的降低。琼脂不宜与有气味性强的东西存放在一起。
注意事项:防潮,置于干燥通风处保存。
琼脂食用之---甜点DIY 杨梅豆腐
原料:
琼脂、杨梅汁、冰糖
做法:
1.将琼脂在清水中浸泡。2小时后将半锅水煮沸,放入琼脂煮至完全溶解。
2.将冰糖放入杨梅汁中用小火炖,直到冰糖溶于杨梅汁中。
3.将冰糖杨梅汁与琼脂混合,用慢火煲滚,并不停搅拌均匀。
4.将煮好的汁液迅速倒入容器,冷却后放入冰箱冰镇。
功效:
杨梅含有多种有机酸,维生素C的含量也十分丰富,不仅可直接参与体内糖的代谢和氧化还
原过程,增强毛细血管的通透性,而且还有降血脂,阻止癌细胞在体内生成的功效。杨梅所含的果酸既能开胃生津,消
食解暑,又能阻止体内的糖向脂肪转化的功能,有助于减肥。
备注
[编辑本段]
用石花菜提取物制成的琼脂,是一种重要的植物胶,无色,无固定形状,但属于固体,可溶于热水中。琼脂可用来制作冷食品和微生物的培养基等。琼脂通常被称为洋菜或洋粉,也叫石花胶,但它不同于另一种同样生长在沿海附近岩石和碎珊瑚上的藻类食物琼枝。后者又称为海菜或胶麒麟菜,也含有琼胶、多糖和黏液质,常被煮成胶冻状食用,或用开水烫泡后加适量姜、醋拌食,也可入配方水煎服,主治支气管炎、肺炎、痰结、肠炎等,有降脂作用。
(1)掌握血液琼脂培养基(血琼脂培养基)的制备方法,明确血液琼脂培养基的用途。
(2)巩固掌握一般培养基和选择性培养基的配制方法和原理。
二、基本原理
血液琼脂培养基可用于分离营养要求高的微生物。一些病原性真菌或放线菌等难养微生物,对营养要求高甚至十分苛刻,而动物血是微生物生长繁殖的优良营养物。研究证明,在45~50℃时加入血液可以保存其中某些不耐热的生长因子,促进微生物生长。血液琼脂培养基也可用于溶血实验。
三、实验材料与设备
(1)培养基:牛肉膏朊胨培养基,见天然培养基——牛肉膏朊胨培养基的制备。
(2)仪器或其他用具:装有5~10粒玻璃珠(Φ≈3mm)的无菌三角烧瓶、无菌注射器、无菌平皿等,其他仪器或用具与天然培养基——牛肉膏朊胨培养基的制备相同。
(3)动物:健康的兔或羊。
四、操作步骤
(1)牛肉膏朊胨培养基的制备见天然培养基——牛肉膏朊胨培养基的制备部分。也可用豆粉琼脂(pH=7.4~7.6)等营养丰富的基础培养基配制血液琼脂培养基。
(2)无菌脱纤维兔血(或羊血)的制备:用配备18号针头的无菌注射器以无菌操作抽取全血(即未经处理的静脉抽血)(无菌采血操作),并立即注入装有无菌玻璃珠(Φ≈3mm)的无菌三角烧瓶中,然后摇动三角烧瓶1.0min左右,形成的纤维朊块会沉淀在玻璃珠上,把含血细胞和血清的上清液倾人无菌容器即得到脱纤维兔血(或羊血),置冰箱4℃存储备用。
注意:整个过程必须严格无茵操作。制备脱纤维血液时,应摇动足够时间以防凝固。也可以直接购买脱纤维兔血(或羊血)。
(3)血液琼脂培养基的制备:将牛肉膏朊胨琼脂培养基溶化,待冷却至45~50℃时,以无菌操作方式,按10%(体积分数)的量加入无菌脱纤维兔血(或#血)于培养基中,立即摇荡,以便血液和培养基充分混匀。根据具体情况,还可以考虑是否加入10g/L的葡萄糖。
45~50℃加入血液是为了保存其中某些不耐热的营养物质和保证血细胞的完整,以便于观察细菌的溶血作用;同时,在这种温度下琼脂不会凝固。
(4)迅速以无菌操作倒入无菌平皿中,即成血液琼脂平板,注意不要产生气泡。
(5)置37℃培养箱24h,如无菌生长即可使用。
1. 前言
铁是植物生长发育所必须的大量元素,在植物光合作用和呼吸作用等生物进程中起着重要作用。尽管土壤中铁元素的含量很高,但是其生物活性通常较低。铁的缺乏会导致植物生长发育受阻、叶片黄化甚至产量降低。为了适应铁生物活性较低的环境,一些非禾本科植物(比如拟南芥, Arabidopsis thaliana )会通过酸化根际环境(H+-ATPase AHA2)将Fe3+还原为Fe2+(FERRIC REDUCTION OXIDASE2,FRO2)来提高铁的利用率。上述过程会受到FIT转录因子(FER-LIKE IRON DEFICIENCYINDUCED TRANSCRIPTION FACTOR)和一系列相关的bHLH转录因子调节。Fe2+则会被IRT1转运蛋白(IRON-REGULATED TRANSPORTER1)转运到根表皮内。
有研究发现,植物铁胁迫会诱导根系分泌香豆素,并且认为香豆素有助于活化难以活化的铁库。也有研究表明,在钙质土壤和培养基条件下,香豆素会影响根际微生物群落结构。在拟南芥中,三种香豆素的合成是一个线性的生物合成进程(图1)。莨菪亭素(scopoletin)由FERULOYL-COA6-HYDROXYLASE1(F6’H1)催化合成,随后会被SCOPOLETIN 8-HYDROXYLASE(S8H)转化为秦皮素(fraxetin),进一步被CYTOCHROME P450 FAMILY82C4(CYP82C4)催化形成sideretin。这三种香豆素均可被ABC转运蛋白PLEIOTROPIC DRUG RESISTANCE9(PDR9)运出体外。当然也有一些其它途径转运香豆素被发现。然而,在不同养分活性条件下(主要是可利用铁),香豆素对根际微生物群落结构和植物生产力的影响仍不明确。
2. 材料和方法
2.1. 试验材料
土壤:试验所用土壤主要来自两个地方。科隆农业土壤(CAS)是从德国科隆(GPS code: 50.958 N, 6.856 E)收集的,该地区已经有15年以上未进行农业活动。意大利土壤(IS)是从意大利有机葡萄园(GPS code: 44.292 N, 11.784 E)收集的,该葡萄园从2007年起未进行过施肥和灌溉。收集的土壤混匀过筛后储存在4℃。二者主要理化性质的差异见图2。
植物材料:试验所用拟南芥突变体材料均以哥伦比亚野生型为背景。具体材料及突变位点见表1。
菌株:试验所用115株菌株均为Bai et al .(2015)从拟南芥CAS根际土壤中分离,保存在20%甘油中。活化和培养使用TSA和TSB培养基。
表 1 试验所用植物材料
2.2. 试验设计
本试验内容主要分为两个大类:土壤试验和平板试验。
土壤试验是以CAS和IS土壤为基质,主要探究土壤中不同可利用铁对拟南芥香豆素合成运输突变体生长的影响。灭菌的拟南芥种子发芽后播种在7 × 7 cm的方盆内,盆栽放置于温室内,播种后37天取样。测定拟南芥地上部鲜重、叶绿素含量和根系细菌群落。
伯克氏菌科菌株对香豆素敏感性试验是在96孔培养板完成,测定香豆素对细菌生长的影响。
平板试验中种子表面消毒后置于无菌的水琼脂平板上催芽。改良的1/2 MS培养基用于拟南芥幼苗生长,培养基分别添加Fe3+-EDTA和FeCl3来模拟土壤中铁的活性,最终平板pH为7.4以减少酸性环境对铁的溶解。人工菌群是将115株菌株培养12-18 h后(代谢旺盛时期),分别用300μl MgCl2重悬,随后混合接种于平板中(OD600 = 0.1),对照则加入等量的灭活的混合菌液。6天苗龄的拟南芥用于平板试验,生长8天后取样。测定拟南芥地上部鲜重、叶绿素含量、地上部铁含量和根系转录组。筛选的53株单独接种的菌株则在OD600 = 0.1时用于试验,取样后仅测定地上部鲜重。
外源香豆素对拟南芥野生型和突变体生长的影响试验则是在改良的1/2 MS培养基中分别添加莨菪亭素和秦皮素,取样后测定地上部鲜重来评价其对植株生长的影响。
2.3. 指标测定
拟南芥地上部鲜重、叶绿素含量、地上部铁含量、16S rRNA基因测序(V5-V7)和根系转录组。
3. 结果
3.1. 在缺铁土壤中,香豆素对植株生长和根系微生物组成是重要的
在CAS和IS土壤中分别种植野生型拟南芥和4种香豆素合成运输突变体材料,结果发现在铁胁迫条件下(IS), f6’h1 和 s8h 突变体植株地上部鲜重和叶绿素含量比野生型显著降低。在CAS土壤中则未观察到该现象,说明香豆素对植株铁营养有重要作用(图3)。16S rRNA基因测序结果表明,在IS土壤中, f6’h1 和 s8h 突变体与其它基因型细菌群落存在显著差异。相反地,在CAS土壤中,各个基因型拟南芥根系微生物群落组成则十分相似(图4)。以上这些结果都表明,在低活性铁土壤中,香豆素(尤其是莨菪亭素和秦皮素)对植物生长和根系微生物群落组成具有重要作用。
3.2. 香豆素可以重塑根系微生物
与野生型相比,在不同土壤中,各香豆素合成运输突变体的差异富集的扩增子序列变异(differently enriched amplicon sequence variants,deASVs)存在差异,尤其是 f6’h1 突变体(图5A)。对IS土壤中 f6’h1 突变体deASV序列分析发现,显著差异主要集中在伯克氏菌科、根瘤菌科和链霉菌科,且伯克氏菌科的deASV数量最多(图5B)。这些现象表明香豆素可以通过改变细菌群落组成(ASV水平上)来重塑根系微生物群落。比较两种土壤中 f6’h1 突变体和野生型的上述三个科的相对丰度发现,伯克氏菌科虽然占比最高,但是在野生型与突变体间无显著差异,而根瘤菌科和链霉菌科则在IS土壤中存在显著差异(图5C)。伯克氏菌科在野生型和突变体间无显著差异可能是由于分类水平较高导致的。
此外,部分香豆素复合物被认为具有拮抗微生物活性的功能,本试验也检测了一些共生的拟南芥根际微生物对香豆素的敏感性。结果发现秦皮素对大部分伯克氏菌的生长有显著抑制,而莨菪亭素对较少的菌株存在显著抑制(图5D)。
注:图5D中S*与F*分别代表添加50 μM莨菪亭素或者秦皮素后,该株系生长与对照间存在显著差异。
3.3. 人工菌群和铁的活性对拟南芥生长的影响
Bai et al .(2015)筛选的115株拟南芥根际细菌主要属于放线菌门和变形菌门(图6A)。这些菌株用于构建人工菌群来模拟自然环境中拟南芥根际微生物群落,从而检测在铁胁迫条件下根际微生物对拟南芥生长的影响。试验结果发现,在可利用铁充足的条件下,根际微生物对拟南芥生长(地上部生物量)无显著影响;相反地,在铁胁迫条件下,添加人工菌群则对拟南芥生长有显著促进作用(图6B和6C)。这种现象可能是香豆素抑制了部分共生菌的活性引起的。
为了鉴定不同菌株对植株缺铁的影响,本试验挑选了53株菌株进行单独接种。结果发现,在相同分类水平下,不同菌株对能否改善植株铁养分表现存在明显差异(图6D)。这说明微生物改善植株生长的功能存在冗余,并且具有菌株特异性。
注:(A)人工菌群的系统发育树。图中红色箭头表示用于图D的菌株。(B)不同形式铁养分下,接种人工菌群对拟南芥生长的影响。(C)不同形式铁养分对拟南芥地上部生物量和叶绿素含量的影响。(D)单独接种时,各菌株对拟南芥地上部生长的影响。*,**,***表示在 P <0.05,0.01,0.001水平下存在显著差异。
3.4. 微生物调控拟南芥生长需要根系转运铁和分泌香豆素
为了确定微生物改善拟南芥的生长是通过改善其对铁养分的利用实现的,本试验选取了4种与铁调节相关的拟南芥突变体,其中 fro2 与 irt1 负责转运Fe2+, aha2 可以酸化根际环境, bts 是铁胁迫响应的负反馈调节基因。试验中发现,在铁胁迫环境中接种人工菌群时,野生型拟南芥地上部鲜重和叶绿素含量有显著提升; fro2 与 irt1 突变体植株长势更差并且叶片黄化; aha2 突变体生长有一定改善,但是与相应野生型相比无显著差异; bts 突变体对缺铁耐受力更强,接种对其生长有一定促进(图7)。此外,在可利用铁充足时,接种对各突变体的生长均无显著影响(图8)。这些结果再次证实了缺铁会导致植株生长缓慢,且微生物改善植株生长需要依赖植株自身的铁吸收系统。
在前期试验发现缺铁土壤中,仅 f6’h1 和 s8h 突变体地上部生物量显著降低,表明香豆素(尤其是莨菪亭素和秦皮素)对细菌调节植株对铁吸收是必须的(图3)。为了进一步验证该结果,本试验外源添加了莨菪亭素和秦皮素来观测其对拟南芥生长的影响。结果表明,添加秦皮素对可以显著增加 f6’h1 地上部生物量和叶绿素含量,而单独添加莨菪亭素则对 f6’h1 生长无显著影响(图9A和9B)。这说明拟南芥可能无法吸收外源莨菪亭素。 F6’h1 和 s8h 突变体在同时添加莨菪亭素和秦皮素均可提高植株地上部生物量(图9C)。这些结果表明秦皮素对调控缺铁环境中拟南芥与微生物间的互作从而改善植株生长是必须的。
3.5. 香豆素和微生物互作可以减轻植株铁胁迫
试验中发现在铁胁迫条件下,添加人工菌群可以显著提高野生型拟南芥的铁含量,而对 f6’h1 突变体则无改善;当可利用铁充足时,野生型和突变体间无显著差异(图10A)。这些结果说明微生物促进缺铁环境中植株生长是通过改善植株铁营养。
为了验证在缺铁环境中微生物改善植株生长是增强植株铁胁迫响应机制还是提高可利用铁含量,本试验分析了野生型和 f6’h1 突变体拟南芥根系转录组的差异。PCA分析发现铁的可利用性和人工菌群是影响植株基因表达的最主要因素,分别可以解释18%和9%的变异。在可利用铁条件下,是否接种人工菌群可以将植株转录组样本完全区分开来;在铁胁迫条件下,各转录组样本间的差异则由人工菌群和植株基因型共同决定。值得注意的是,在铁胁迫条件下, f6’h1 突变体接种人工菌群的转录组样本与野生型间存在显著差异,并且野生型样本与可利用铁条件下接种人工菌群样本更为相似(图10B)。铁胁迫条件下, f6’h1 突变体比野生型鉴定出更多与铁胁迫相关的差异表达基因;类群4中大量基因在铁胁迫条件下表达上调,而类群8中则存在大量铁胁迫表达下调的基因(图10C)。将本试验GO注释结果与之前报道的结果进行对比发现,之前鉴定的12个铁胁迫表达上调基因中11个均属于类群4;13个铁胁迫表达下调基因中7个属于类群8(表2)。此外,铁胁迫也会激活部分胁迫响应基因的表达。对部分铁胁迫响应基因的分析发现,基因的表达不仅与铁胁迫相关,也与是否添加人工菌群相关(图10D)。这些结果表明植株响应铁胁迫会受到香豆素和根际微生物群落的影响。
表 2 本试验转录组 GO 注释结果与之前报道的缺铁响应关键基因的对比
4. 结论
植物受益于多样化的根际微生物群落。了解这些有益微生物的机制对提高植物生产力有着重要意义。本研究探究了在铁胁迫条件下,拟南芥和根际微生物之间依赖植物分泌的香豆素的有益的相互作用。破坏这一途径会改变根际微生物群落并抑制铁胁迫土壤中的植物生长。此外,根际微生物群落改善植株生长取决于植物铁的转运和植株分泌的香豆素(主要是秦皮素)。植物和微生物间的有益互作是具有菌株特异性的,但在微生物群落的系统发育中是功能冗余的。根系转录组和元素分析表明,共生体和香豆素之间的相互作用可以改善植物铁营养来促进其生长。这些结果表明,香豆素通过激发微生物辅助的铁营养途径改善了植物的生长。我们认为,在香豆素的刺激下,植株根际微生物群落是植物适应铁胁迫土壤的重要媒介。
编辑∣冯曾威
审核∣姚青
广东省科学院微生物研究所菌种组-华南农业大学园艺学院土壤微生物组联合团队
:植物体中的一种激素,
化学本质
为
吲哚乙酸
,小分子有机物
生长激素
:人的一种激素,化学本质为蛋白质,准确的说是多肽
花生米是中高嘌呤食品。
一般来说,常把食物按照嘌呤含量分成四等。
第一等是超高嘌呤食物,嘌呤含量在150毫克/100克以上。它们包括各种动物内脏(肝、肾、脑、脾等);部分水产品(沙丁鱼、凤尾鱼、小虾等);浓肉汤、浓鱼汤、海鲜火锅汤等。
第二等是中高嘌呤食物,嘌呤含量在75~150毫克/100克之间。包括各种畜肉(猪、牛、羊等);禽肉(鸡、鸭等);部分鱼类(鲈鱼、鲤鱼、鲫鱼等);甲壳类(牡蛎肉、贝肉、螃蟹等),还有干豆类(黄豆、黑豆、绿豆等)。
需要说明的是,很少有人吃干豆子,都是用水煮甚至加水打浆后再吃。但如果把豆子用水泡过再排序,就会降到下一个等级。
第三等是中低嘌呤含量的食物,嘌呤含量在30~75毫克/100克之间。包括深绿色嫩茎叶蔬菜(菠菜等绿叶菜、芦笋等嫩茎),花类蔬菜(白色菜花等),嫩豆类蔬菜(毛豆、嫩豌豆等),部分水产类(三文鱼、金枪鱼等)。
第四等是低嘌呤含量食物,嘌呤含量在30毫克/100克以下,几乎无需顾忌其嘌呤含量。包括奶类(牛奶等),蛋类(鸡蛋等),浅色叶菜(大白菜等),根茎类蔬菜(土豆等),茄果类蔬菜(番茄等),瓜类蔬菜(冬瓜等),各种水果,各种粮食(大米等)。
花生的嘌呤含量在96.3毫克/100克,因此属于第二等,是中高嘌呤食物。
扩展资料
4类人不适合食用花生
1、糖尿病患者:
糖尿病人需控制每日摄入的总能量,因此,每天使用炒菜油不能超过三汤匙(30g)。但18粒花生就相当于一勺油(10g),能够产生90千卡的热量。
2、高脂蛋白血症患者:
饮食结构不合理是导致高脂蛋白血症的重要原因,因此饮食治疗的原则是限制热量、减少饱和脂肪酸和胆固醇的摄入。花生是高脂肪、高热量的食物,多吃只能加重病情,导致冠心病等心脑血管疾病的发生,危及生命。
3、痛风患者:
痛风是一组嘌呤代谢紊乱所致的疾病,患者均有高尿酸血症。由于高脂饮食会减少尿酸排出,加重病情,所以痛风急性发作期应禁食花生,痛风缓解期也只能适量进食。
4、胃溃疡、慢性胃炎、慢性肠炎患者:
此类患者多有慢性腹痛、腹泻或消化不良等症状,饮食上宜少量多餐、清淡少油。花生属坚果类,蛋白质和脂肪的含量过高,很难消化吸收,此类患者应禁食。
参考资料来源:人民网-关于嘌呤的五大误区
参考资料来源:人民网-常见食物嘌呤含量表
参考资料来源:人民网-吃花生注意两大事项 4类人千万别吃花生