松嫩平原罗布麻生物生态学与化学生态学研究

论文摘要

本文通过野外调查和观测、田间试验、温室试验、实验室内理化分析等方法,对松嫩草原罗布麻（Apocynum venetum L.）的有性繁殖特性、无性繁殖特性、耐盐碱特性和化学生态特性等进行了研究,目的在于进一步找出其生物学特性、进一步发掘其资源可利用性、进一步发现其资源开发途径,以对这种具有特殊生态意义的资源性植物的开发利用起到促进作用。在松嫩草原,罗布麻群落斑块状分布在羊草草甸内,罗布麻群落内的伴生植物有羊草等共计31种。罗布麻的有性繁殖特性松嫩草原罗布麻5月末进入蕾期,6月中旬进入初花期,6月下旬进入盛花期,7月中旬进入末花期。整个花期50余天,单个小花的花期为5～7天。7月中旬现果,9月中旬果实成熟,从现果到果实成熟需60天左右。植株总的小花数量与进入初花期的先后时间显著负相关,结实率与小花数量明显负相关。结实率很低,平均仅为0.8%。先期进入花期的罗布麻,果实内所含种子数量较后开花的要低。先后进入花期的罗布麻种子千粒重的差异不大。罗布麻植株一级分枝数平均为每株15.39条,初花期不同的种群一级分枝数在12.72～18.20之间,单株上最少的9条,最多的达23条。但是,分枝数量多,小花数和果实数并不同步增多。随着初花期的延迟,在主茎上和一级分枝上,小花数量均有减少的趋势。主茎上的小花总数与平均数均多于一级分枝上的小花总数和平均数。同步地,主茎上的果实数量多于一级分枝上的果实数量。随着初花时间的延迟,罗布麻主茎与一级分枝的结实率一致表现为增加的趋势,主茎上的结实率远高于一级分枝上的结实率。与一级分枝比较,主茎上的种子更饱满,千粒重更重。种子繁殖容易,播种后三天即出苗,第七天出苗最多,20天出完。出苗率以草甸土最高,达到86%;其次是农田沙壤土,为80%;再次为碱化草甸土,出苗率48%;盐碱土中最低,仅20%。虽然在盐碱土上只有20%的出苗率,仍表明罗布麻具有很强的耐盐碱能力,可以作为盐碱地植被恢复和改良的先锋植物,具有很高的生态价值和经济价值。罗布麻的无性繁殖特性因成活率更高,罗布麻垂直根是无性繁殖更好的取材部位。2cm根段成活率低,不适合作罗布麻无性繁殖材料,而3cm的垂直根根段和5cm的水平根根段是根段繁殖最适宜截取长度。因沙培成活率超过了90%,生殖生长后期截取根段是罗布麻无性繁殖取材的最佳时期。50ppm ABT-1处理生殖生长后期2cm垂直根根段,沙培一个月后的成活率为62.5%,而对照组无成活,表明生根粉溶液显著提高2cm罗布麻垂直根根段成活率。以生根粉处理生殖生长后期的垂直根2cm根段作为无性繁殖材料,是一种更经济的罗布麻繁殖措施。罗布麻茎段扦插生根困难。这一未解课题需要在今后的研究工作中,通过进一步探讨罗布麻自身生理特性和生根粉溶液的浓度来加以解决。罗布麻的耐盐碱特性综合盐碱度8项检测指标,特别是电导率和,将松嫩草原6种来源土壤的盐碱化程度分为三个级别:轻度盐碱化,农田土和退耕地土壤,土壤的电导率均在200us/cm以下;中度盐碱化,碱化草甸土,土壤的电导率309-316us/cm之间;重度盐碱化,盐碱土,土壤电导率在596-956us/cm之间。在盐碱胁迫下,电导率309.00us/cm、pH7.56以下时,盐碱成分的增加可以促进罗布麻的出苗,当电导率超过309.00us/cm、pH7.56时,罗布麻的出苗被逐渐抑制,电导率达到956us/cm、pH9.87时罗布麻种子的出苗受到完全抑制。土壤盐碱含量的升高,明显抑制罗布麻根长和茎长的生长以及根、茎、叶的生物量的增加。在盐碱胁迫下,1610-8010us/cm的高电导率和9以上的高pH值条件下,罗布麻种子在培养箱内能快速近全部萌发,这一结果提示,罗布麻种子繁殖有可能成为生产上可以运用的有效的繁殖方式。但该结果与土壤栽培试验结果有差距,有待进一步验证。盐碱浓度的升高抑制了罗布麻萌发后胚根和胚芽的生长。罗布麻的化学生态特性罗布麻叶中粗蛋白的含量从苗期（21.33%）经花期（盛花期13.25%）到果期（盛果期10.95%）呈现明显下降趋势,表明罗布麻叶在整个生长发育期的饲用质量持续降低。叶中水解氨基酸的含量变化趋势与粗蛋白相同,从苗期到果期呈下降趋势。生长发育不同时期罗布麻叶中粗脂肪的含量变化呈现两个峰值,第一个峰值出现在6月12日的花蕾期,达到了4.51%;第二个峰值达到5.81%,出现在8月14日的盛果期。整个果期罗布麻叶中的脂肪含量都较高,而果后营养期脂肪含量下降,表明果期储备的高量脂肪,可能在果后期转运到果实和种子。除了在花期时出现一个峰值外,罗布麻叶中可溶性糖的消长动态为一个缓慢的下降趋势。在花期出现高峰值,表明可溶性糖与生殖时期的罗布麻的生理关系密切。综合考虑一般营养成分的积累状况,建议作为饲用资源时,罗布麻最佳利用时间应在花蕾期之前。总黄酮在罗布麻花中分布最多,含量达到12.89%,叶中次之（7.21%）,茎中再次（1.92%）,根和果实中分布很少。因黄酮化合物是罗布麻药用的主要生物活性物质,依据总黄酮含量和生物产量,可确定药用罗布麻的最佳采收部位为叶和花。总黄酮在罗布麻叶积累动态呈现为两峰夹一谷,初花期和果实成熟期为罗布麻叶总黄酮积累高峰期,而盛花期为一个低谷期。提示在旺盛的生殖期,黄酮类化合物可能由叶器官向花器官转移,以供应生殖生理需要。槲皮素的积累动态也与总黄酮一致,呈现为盛花期前后的两峰夹一谷状态。遇到血清时,槲皮素分子结构中的B环和C环、A环和C环形成的两套共轭体系中的电子,发生转移并使酚羟基解离,形成带双负电荷的阴离子,此阴离子将与人血白蛋白结构中结合位点上的氨基酸残基以离子键的形式结合。对人血清白蛋白具有荧光增强的效应。槲皮素与人血白蛋白结合后的相互作用机理、结合位点、结合强度和结合模式的揭示,对深入了解罗布麻活性成分在人体内的运输、分布以及其药理药效具有重要的意义,在药物分子设计方面也具有应用价值。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 目录
• 引言
• 1.1 罗布麻的形态特征
• 1.2 罗布麻的分布
• 1.3 罗布麻的生物学特性及其价值
• 1.4 罗布麻研究现状
• 1.5 立题依据和主题意义
• 研究样地自然概况
• 第1章 松嫩草原罗布麻群落调查与形态观察
• 1.1 松嫩草原罗布麻群落中的植物构成
• 1.1.1 调查方法
• 1.1.2 调查结果
• 1.2 松嫩草原罗布麻形态观察
• 1.2.1 观察方法
• 1.2.2 观测结果
• 第2章 罗布麻有性繁殖特性研究
• 2.1 研究方法
• 2.1.1 罗布麻生殖特性研究方法
• 2.1.2 罗布麻种子繁殖试验
• 2.1.3 数据处理方法
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 罗布麻种群生殖的数量特征
• 2.2.2 罗布麻种群的生殖性状空间分布
• 2.2.3 罗布麻种子繁殖初步试验结果与分析
• 2.3 小结
• 2.3.1 罗布麻的开花习性
• 2.3.2 罗布麻的结果习性
• 2.3.3 罗布麻的生殖特性
• 2.3.4 罗布麻种群生殖性状的空间分布
• 2.3.5 罗布麻种子繁殖试验
• 第3章 罗布麻无性繁殖特性研究
• 3.1 研究方法
• 3.1.1 根段、茎段的取材
• 3.1.2 成活的标准与成活率、成活效率的定义
• 3.1.3 盆栽试验方法
• 3.1.4 数据处理方法
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 根段沙培的成活率
• 3.2.2 不同生长时期不同部位根段沙培成活情况
• 3.2.3 生根粉对2cm垂直根段成活率的影响
• 3.2.4 茎段扦插试验结果
• 3.3 小结
• 第4章 罗布麻耐盐碱性研究
• 4.1 研究方法
• 4.1.1 罗布麻苗的盐碱胁迫试验
• 4.1.2 罗布麻种子萌发盐碱胁迫试验
• 4.1.3 土壤盐碱成分测定方法
• 4.1.4 数据处理方法
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 不同程度盐碱化土壤对罗布麻苗的盐碱胁迫作用
• 4.2.2 土壤浸提液对罗布麻种子萌发的盐碱胁迫作用
• 4.3 小结
• 4.3.1 供试土壤的盐碱化程度分级
• 4.3.2 盐碱胁迫对罗布麻出苗的影响
• 4.3.3 盐碱胁迫对罗布麻苗生长的影响
• 4.3.4 土壤浸提液对罗布麻种子萌发的影响
• 第5章 罗布麻化学生态学研究
• 5.1 研究方法
• 5.1.1 常规营养成分年度积累动态研究方法
• 5.1.2 槲皮素积累动态研究方法
• 5.1.3 槲皮素与人血清白蛋白结合的光谱学方法
• 5.1.4 数据处理方法
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 一般营养成分积累动态
• 5.2.2 生物活性成分黄酮类化合物的积累动态
• 5.2.3 槲皮素与人血清白蛋白的结合
• 5.3 小结
• 5.3.1 罗布麻一般营养成分积累动态
• 5.3.2 罗布麻生物活性成分黄酮类化合物积累动态
• 5.3.3 罗布麻黄酮类化合物与人血白蛋白的结合状况
• 第6章 结论
• 6.1 松嫩草原罗布麻群落植物构成
• 6.2 松嫩草原罗布麻的有性繁殖特性
• 6.2.1 罗布麻的开花、结实习性
• 6.2.2 罗布麻的生殖特性
• 6.2.3 罗布麻种群生殖性状的空间分布
• 6.2.4 罗布麻种子繁殖能力
• 6.3 罗布麻无性繁殖特性
• 6.3.1 根段繁殖的取材部位、取材长度和取材时期
• 6.3.2 激素处理对根段繁殖的影响
• 6.3.3 激素处理对茎段繁殖的影响
• 6.4 罗布麻的耐盐碱特性
• 6.4.1 供试土壤的盐碱化程度分级
• 6.4.2 盐碱胁迫对罗布麻出苗的影响
• 6.4.3 盐碱胁迫对罗布麻苗生长的影响
• 6.4.4 土壤浸提液对罗布麻种子萌发的影响
• 6.5 罗布麻的化学生态特性
• 6.5.1 罗布麻一般营养成分积累动态
• 6.5.2 罗布麻中总黄酮的积累动态
• 6.5.3 罗布麻中槲皮素的积累动态
• 6.5.4 罗布麻黄酮类化合物与人血白蛋白的结合
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间公开发表论文及著作情况
• 附图