88 resultados para Mastogloia smithii var. lacustris
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从4-5天龄青花菜(Brassica oleracea varitalica)下胚轴游离原生质体,经纯化后培养在简化的KMsP培养基上,原生质体分裂形成了细胞团;同时,对影响外源DNA导入子叶和下胚轴原生质体后瞬间表达强度的若干因素作了较详细的研究,这些因素包括转化介质中二价阳离子的种类和浓度、PEG溶液的浓度以及PEG溶液的pH值, 为进一步进行原生质体水平上的细胞遗传转化创造了条件。 以青花菜(Brassica oleracea varitalica)子叶和下胚轴为外植体材料,进行了根癌农杆菌介导的遗传转化研究。在建立了子叶和下胚轴外植体组织培养的高频率植株再生系统的基础上,用携带有双元载体质粒的根癌农杆菌(Asrobacterium,tumefaciens)A208sE感染青花菜子叶和下胚轴,对根癌农杆菌的感染过程以及影响抗性芽分化频率的诸多因素作了详细研究,再生了具有卡那霉素抗性的完整转化植株。Dot Blot分析表明NPTⅡ酶活性的存在;以pROA93经EcoRI /HindⅢ酶切产生的gus基因片段(约2.6Kb)为探针进行Southern Blot分子杂交,结果表明gus基因已整合到植物细胞基因组中,并且得到了表达。
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体细胞无性系变异是植物组织培养过程中发生的一种较为普遍的现象,这种现象在遗传学理论和育种实践上都很值得研究。应用这种变异进行筛选人们已经获得了一大批生产上有广泛意义的细胞突变体。但对于无性系变异发生的机理,人们虽然也进行了详细研究,提出了不少假说,但一直未能给出一个较为全面的解释。有些解释仍然建立在推测的基础上,有待进一步的研究。在这些解释中,利用转座子活化进行解释是最使人感兴趣的一种,也是较有说服力的一种。我们的实验分为两个部分,一是对无性系变异发生与转座子的关系进行了初步的探索,一是利用体细胞无性系变异筛选烟草黑胫病细胞突变体的应用进行了研究。 对转座因子的转活性进行分析,通常采用标记基因的表型检测。本实验用农杆菌双元载体pSLJ721(Ac∷GUS)转化烟草(品种:红花大金元), 然后对转基因烟草的愈伤组织进行GUS酶活性的组织化学分析。通过GUS活性变化来分析转座活性。结果表明组织培养可以增强转座子的活性。间接证明转座子活化是体细胞无性系变异的原因之. 本论文实验方面的另一部分是体细胞无性系变异在烟草抗黑茎病研究上的应用。烟草黑茎病是由烟草致病疫霉引起的一种烟草主要病害。首先从云南地区黑胫病病区分离、纯化黑胫病(Phytophythora parasitica via. Nicotina)病原菌,同时利用红花大金元为实验对象,以组织培养中自然发生的元性系变异为基础,以50%以及80%的黑胫病病菌粗毒素为选择压力,筛选出抗黑胫病毒素的烟草株系,用离体叶片法和茎部接种法进一步鉴定其对黑胫病病菌的抗性。最后进行田间检测以期获得综合性状优良的抗黑胫病细胞突变体。另外我们还利用随机引物扩增多态DNA(RAPD)分析技术,对选择到的九个抗病株系和六株对照的DNA进行分析。在使用的70种随机引物中,共有57个引物产生可检测扩增产物,产生306条搁增带,其中有多态性的条带数为51条,突变体的平均RAPD条带变异率为1.85%,其中有两个RAPD条带(CYA-17-100和Sangon03-350)为突变体所特有,可初步判断为抗黑胫病的RAPD标记。对突变体和对照植株叶片水溶性蛋白SDS电泳观察到一些条带的变异,但没有找到突变体特异的共同条带。
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本文是中国科学院“八五”重大项目:“生物多样性保护与持续利用的生物学基础”中的子课题“中国濒危特有动、植物保护生物学及种群生存力分析”的一部分。本文研究了我国一级保护植物珙桐(Davidia involucrata Baill.)在种群生态学、群落生态学各方面的特征,主要包括其天然分布,群落类型,种群空间分布格局,植株生长规律,种群生物量结构及变化规律,元素化学成份,种群年龄结构,数量统计及生存力分析等。 研究结果表明:珙桐分布区是连续的,其变种光叶珙桐(Davidia involucrata var. vilmoriniana (Dode) wanger)的分布区存在间断;珙桐群落可依优势种不同分为多种类型,但都属于亚热带中山落叶——常绿阔叶混交林类型;群落区系成份复杂,地理成份以北温带及东亚成分占绝对优势:种群空间分布格局无论在不同群落中还是在不同发育阶段中均属集群分布:植株胸径、树高及材积生长符合Logistic方程:种群生物量随群落类型不同而有较大差异,种群增长规律符合Logistic增长;种群年龄结构稳定,但实生苗的匮乏对种群更新不利:种群存活曲线属Deevy I型。对影响种群生存力的因素分析表明,主要的因素有系统压力和环境因素。
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龙门河地区地处湖北省的西部,神农架的南坡,处于中亚热带向北亚热带过渡的地带。对其植物与植物群落的研究得到如下结果: 龙门河地区共有维管植物160科724属1737种,其中种了植物140科692属共1686种。其植物区系有显著的温带性,温带分布属共380属,占总属数的54.9%,这可能和该地区的地理位置,海拔及人为活动的影响有关,该地区的植物区系还具有古老性,特有属丰富特点,且有较多的珍稀濒危植物分布。 龙门河地区的植被共划分三个自然植被型共16个群系。在高海拔地区保存有较原始的落叶阔叶林,低海拔地区多为人为破坏后的次生类型。这些植被类型随环境条件的变化呈现较有规律的分布,依照其垂直分布的情况,可以将该地区植被划为三个带,即常绿阔叶林带低于海拔900(-1300)m;常绿落叶阔叶混交林位于海拔900(-1300)-600m之间;落叶阔叶林带在海拔1600(-1300)-2200m之间,无针叶林带在龙门河地区分布。应用TWINSPAN和DCA程序对各调查样地进行数量分类和排序结果说明,植物群落的分布与环境因子明显相关,但排序轴不能用海拔等单个的因子来解释。对各群落乔木层的Gleason丰富度指数,Shannon-Wiener指数及Pielou均匀度指数对比后发现,各种指数在不同的群落之间及不同海拔高度上没有明显的规律,这可能是由于人类活动混淆了群落成分及结构的结果。 锐齿槲栎林是神农架地区一种重要的落叶阔叶林,其分布广泛,保存较好。通过对锐齿槲栎种群大小结构的研究发现,中等大小的锐齿槲栎个体数量较多,幼苗与幼树的数量在不同样地间变化很大,其大小结构分布图中多有一定程度的缺失。锐齿槲栎种群多呈现聚集分布,不同的尺度下其聚集程序不同。在大多数尺度下,幼苗幼树的聚集程度比相同尺度下成体的聚集程序高。幼苗更新是锐齿槲栎更新的一种主要形式,其幼苗的出现与林窗的形成有密切的关系。在锐齿槲栎幼苗成长为幼树的过程中,同于种内与种间竞争的影响。导致了许多幼树的死亡。正是由于林窗形成等干扰因素的影响才使锐齿槲栎幼树得以进入群落上层。
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本文对神农架地区广泛分布的米心水青冈林和锐齿槲栎林的种群和群落学特征、干扰历史、更新策略、生物量、生产量及元素循环特征进行了研究。得到如下结论: 1 米心水青冈林是神农架地区山地垂直分布的地带性植被类型,主要群落学特征为:(1)建群种明显,该区域主要有2种类型,即米心水青冈林和米心水青冈、锐齿槲栎林;(2)群落结构简单,但物种组成丰富,在6600m~2样地中出现高等植物(不含苔藓植物)77科150属271种,组成种类以蔷薇科、百合科、忍冬科、虎耳草科、樟科、杜鹃花科和壳斗科为主;(3)群落乔木层(占重要值的12%)和灌木层(占盖度的15%)中含有一定比例的常绿树种;(4)群落生活型以高位芽植物(70.89%)占绝对优势,其次为地面芽植物(15.50%)和地下芽植物(12.92%)。 2 米心水青冈是多主干的树种,萌枝现象普遍,但萌枝数量不同地点差异较大。通过萌枝产生的枝群体平均密度为257 ± 99.3n•hm~(-2)。枝群体的年龄结构表现为“幼龄个体数目较多型”和“中国年龄阶段数目较多型”,并且有较多的枝群体表现出一致的年龄结构。从整个群落米心水青冈的年龄结构来看,表现出发展型种群的特点。枝群体的分布格局为随机分布。9丛米心水青冈完整的年轮分析结果表明,它们萌枝的时间不是边疆的,而与森林的受干扰有关。根据83个圆盘和生长锥芯资料,米心水青冈在萌枝后成长为乔木层或林冠层的过程中,径向生长表现为5种模式。这是丛株内竞争的结果。萌枝在米心水青冈林的维持和发展过程中,具有重要的生态学作用。 3 锐齿槲栎林是神农架地区山地垂地分布的地带性植被类型,主要群落学特征为:(1)建群种明显,该区域主要有2种类型,即锐齿槲栎林和锐齿槲栎、米心水青冈林;(2)群落乔木层和灌木层中含有一定比例的常绿树种,和暖温带的落叶栎林有较大差异;(3)群落物种组成丰富,不仅具有典型的温带科属,还有典型亚热带分布的科属,组成种类主要以蔷薇科、百合科、忍冬科、虎耳草科、山茱萸科、杜鹃花科、壳斗科和樟科;(4)生活型以高位芽植物(66.32%)占绝对优势,其次为地面芽(23.51%)和地下芽(9.47%)植物。 4 通过样地调查、树干解析及直径分析法,对米心水青冈林和锐齿槲栎林受压和释压历史及更新策略进行了研究。米心水青冈直径生长表现为5种模式。而锐齿槲栎只表现为2种模式。85.9 ± 6.9%的米心水青冈有过受压过程,平均受压2.1 ± 0.8次,平均受压时间为47 ± 24.1a,最长受压时间73a,平均释压次数为1.6 ± 0.7次,平均释压时间为23 ± 21.5a,而60.83%的锐齿槲栎都均有1次受压。平均受压时间为19 ± 14a,受压后没有表现出释压过程。结合高生长和径向生长,认为米心水青冈是耐阴树种,它的更新策略是在林下形成苗性萌枝,在有林窗形成时释压生长进入乔木层;而锐齿槲栎是不耐阴树种,它的更新策略是通过产生大量种子,当有大的林窗时,幼苗在林窗内生长逐步进入乔木层。 5 神农架地区102-130a成熟米心水青冈林的生物量在251.31-358.63T•hm~(-2)之间,平均为288.70 ± 48.30T•~(-2),20-60a锐齿槲栎林群落生物量在134.85-301.20T•hm~(-2),平均为231.60 ± 78.10T•hm~(-2)。虽然米心水青冈林和锐齿槲栎林灌木层草本层及藤本植物组成很丰富,但二种类型森林生物量的95%以上集中在乔木层。乔木层生物量主要集中在少数优势种中。在米心水青冈林生物量从大到小的序列中,前5种植物分别占乔木层总生物量58.67%-96.37%不等,同样锐齿槲栎林前5种植物占群落生物量的68.13%-95.26%。常绿植物占乔木层生物量的比例变化较大,米心水青冈林中占2.85-18.70%,锐齿槲栎林中一般常绿植物占0.8-9.98%,只有1个锐齿槲栎林样地常绿植物(主要是粉白杜鹃)占乔木层生物量的44.04%。米心水青冈林生物量根冠比为0.27 ± 0.05,锐齿槲栎林为0.21 ± 0.06。神农架地区米心水青冈林的生物量,在成熟的欧洲水青冈林及日本的水青冈林生物量范围之内,而锐齿槲栎林生物量远远大于我国温带落叶栎林的生物量。 6 神农架地区102-130a米心水青冈林生产量范围在1857-2786g•m~(-2)•a~(-1),平均为2330 ± 397 g•m~(-2)•a~(-1)。20-60a锐齿槲栎林的生产量范围在1319-2521 g•m~(-2)•a~(-1),平均为1930 ± 498 g•m~(-2)•a~(-1)。米心水青冈林和锐齿槲栎林乔木层生产量占群落总生产量的95%以上,乔木层各器官生产量大小顺序为叶> 树干> 枝和根,其中叶生产量占乔木层的一半以上,达53.87 ± 2.72%(米心水青冈林)和57.31 ± 6.23%(锐齿槲栎林)。在乔木层生产量从大到小的序列中,前5种植物平均占乔木层总生产量的81.03 ± 13.94%(米心水青冈林,范围在62.75%-92.66%)和84.23 ± 9.68%(锐齿槲栎林,范围在68.54-95.11%)。米心水青冈林和锐齿槲栎林群落地下部分生产量占总生产量的比例分别为11.29 ± 1.02%和9.22 ± 2.72。和我国其它地区地带性植被类型相比。米心水青冈林和锐齿槲栎生产量是较高的,和亚热带绿阔叶林生产量接近,但在器官分配上两者差异较大。 7 米心水青冈林和锐齿槲栎林土壤均呈酸性。其中锐齿槲栎林地土壤酸性更强。土壤元素特征表现为Al>C>K>Mg>Ca>N>S、P的特点,富铝化作用明显。8种元素在群落优势植物不同部位含量差异较大,N、P、K、Ca、Mg基本上是以叶片含量最高,树干或根中最低。仅从叶片来看,元素特征表现为C>Ca、N>K>Mg>S>P、Al。优势植物的C/N和C/P显著高于暖温带落叶阔叶林优势植物。8种元素在米心水青冈林和锐齿槲栎林中积累量分别为147.09 ± 25.60和116.00 ± 37.63 Mg hm~(-2)a~(-1),其中97%以上积累在群落乔木层。两种森林类型各元素的积累量都表现为C>Ca, N> K> Mg> P> S> Al的特点。米心水青风林和锐齿槲栎林8种元素的年存留量分别为6263 ± 90.8和5946 ±246 kg hm~(-2)a~(-1),其中N、P、K、Ca、Mg 5种主要营养元素的存留量分别为179.7 ± 18.2和169.4 ± 23.5kg hm~(-2) a~(-1)。两种森林类型各元素的存留量都表现为C> N> Ca> K> Mg> S> P> Al。
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摘要 神农架有着丰富的生物多样性和相对完整的森林生态系统,锐齿槲栎(Quercus aliena var. acuteserrata)是该地区落叶阔叶林重要的建群种之一,是其山地植被垂直带上的一个重要类型,对维持生态系统的稳定和水土保持具有重要意义。本论文主要研究了影响锐齿槲栎种群更新的一些重要因素以及探讨了神农架地区生物多样性的保护对策。 锐齿槲栎种子雨时空分布格局的研究结果表明:不同样地间种子雨的密度差别很大。树木的不同空间方位及种子的不同性状(被昆虫侵害、未发育成熟和有活力)在种子雨密度上的差异都极其显著。但在所研究的距离范围内(2-6m),与母株的距离对种子雨的密度影响不明显。相关性分析显示,样地中的种子雨空间分布与幼苗分布没有直接关系。实验中还发现,被昆虫侵害的种子较早下落,种子雨与落叶时间的不同步性有利于锐齿槲栎幼苗的建成。锐齿槲栎种群的结实存在明显的大小年现象,其结实周期约为2年。 动物对种子的散布与传播是影响锐齿槲栎种群更新的重要因素。在研究小型啮齿目动物对锐齿槲栎种子传播影响的实验中,用样方内布置铁夹的方法共捕获8种小型啮齿目动物,隶属3科、4属。实验结果还证明,不同林型和不同时间段(种子下落高峰期和种子基本落完时期)内小型啮齿目动物的捕食活动规律不同,林下灌木层类型对动物取食橡子和搬运距离也有一定的影响。 光对锐齿槲栎幼苗更新影响的研究结果表明,锐齿槲栎在林窗及林下都有大量的幼苗,而其幼树却很少。坡向对锐齿槲栎种群的更新有重要影响,光照好的东南坡上的更新情况明显比光照较少的西北坡好。光照梯度处理实验证明,光照强度影响锐齿槲栎幼苗的资源分配方式和比例,一定的遮荫环境更有利于锐齿槲栎幼苗的生长。 米心水青冈林(Fagus engleriana)和锐齿槲栎林在神农架地区广泛分布,两者分布的海拔范围比较相近,并形成一定面积的混交林。通过典型样地调查以及对苗木光合作用与资源分配的研究,结果表明:这两个树种具有不同的光利用策略,米心水青冈比较耐荫,林下更新较好,而锐齿槲栎林下更新不良,在光照较好的林窗下及次生裸地上更易更新。 神农架保护区是我国建立较早的以保护森林生态系统为主的自然保护区,是是联合国人与生物圈的保护地区之一,具有重要的生态价值和科研价值。保护区的建立对该地区的生物多样性保护发挥了重要的作用,但仍然面临着种种威胁。通过对神农架自然保护区当地社区的基本情况进行实地调查,分析结果表明,当地社区经济发展与生物多样性保护的矛盾比较突出,人类活动的干扰使景观破碎化呈增加趋势,整个生态系统比较脆弱。针对以上种种问题,建议加快制定有关保护区管理的法律;建立国家生态效益的补偿机制;推动实施社区共管;加强科研与区域生物多样性保护网络的协作;发展特色经济;加强能力建设,促进当地社区社会经济的全面发展。
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氮素是植物光合生产的决定性因素,尤其是在沙地草地生态系统中,氮素贫乏往往限制植物的生长发育。因此,研究沙地植物光合作用与叶片N含量之间的关系,以及不同植物功能型氮素利用效率,有助于理解不同植物资源利用效率的差异。以浑善达克沙地分布的80种植物为研究对象,对不同生境(固定沙丘、丘间低地和湿地)、不同生活型(乔、灌、草)、不同光合途径(C3和C4)以及豆科和非豆科植物等功能型进行研究,结果表明:无论在单位叶面积水平还是单位干重水平上的叶片氮含量,均与光合速率成极显著正相关,但单位氮素的光合利用效率在不同生境以及不同功能型之间差异很大;光合氮素利用效率表现为:湿地植物>沙丘>丘间低地植物;草本植物>灌木>乔木;C4草本>C3草本植物,非豆科植物>豆科植物。 为了验证浑善达克沙地豆科植物是否比非豆科植物具有更高的光合潜力,我们比较研究了3种优势豆科植物小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)、木岩黄芪(Hedysarum fruticosum var. lignosum)、披针叶黄华(Thermopsis lanceolata)和2种非豆科植物羊草(Leymus chinensis)和黄柳(Salix gordejeviii),结果表明并非所有豆科植物都比非豆科植物有着显著高的光合速率,仅木岩黄芪表现出较高的光合速率,其它两种豆科植物的光合速率和羊草、黄柳的差异并不显著(P>0.05),甚至低于后者,这是因为氮素利用效率(PNUE)在其中起关键作用,通过对影响PNUE的几个主要因素进行分析得出:叶绿素对光能的吸收、光化学转换效率和CO2分压并不是构成豆科和非豆科植物PNUE差异的主要因素,而Rubisco羧化效率决定了所实验的5种植物对氮素利用效率的高低。 木岩黄芪在浑善达克沙地的沙丘上为优势种,甚至成为流动沙丘的先锋种。除了其显著高的氮含量外,对沙丘胁迫生境的光合适应性是我们关注的另一个重点。通过对木岩黄芪和其伴生种黄柳的光反应曲线以及光合日动态的研究,发现木岩黄芪具有显著高的光合速率、水分利用效率和PSII 光化学效率,其忍受中午强光和高温的能力较强(即“光合午休”现象不明显)。另外,该物种还表现出了显著高的光饱和点和低光补偿点。 对木岩黄芪的模拟降雨试验结果表明:气体交换参数以及叶绿素荧光参数均受到干旱和模拟降雨的影响,其中气孔因素和非气孔因素共同决定了干旱条件下木岩黄芪光合速率的降低;但降雨解除干旱后,气孔导度恢复较快,而PSII 潜在活性和PSII 光能转换效率的恢复却比较缓慢。在0-15mm的降雨量范围内,随降雨量的增加各项生理指标不断升高,但大于15mm的降雨量对木岩黄芪影响不大,因此木岩黄芪可被视为低耗水型植物。 对木岩黄芪光合酶的研究结果表明,其C4光合酶的活性很高,磷酸稀醇式丙酮酸羧化酶(PEPcase)、NAD-苹果酸酶(NAD-ME)、NADP-苹果酸酶(NADP-ME)、NAD-苹果酸脱氢酶(NAD-MDH)、NADP-苹果酸脱氢酶(NADP-MDH) 和丙酮酸磷酸双激酶(PPDK)等酶的活性,在整个生育期内为黄柳的5倍以上,但稳定性碳同位素测定结果却表明木岩黄芪为C3植物。因此,我们认为C3豆科植物木岩黄芪体内可能存在着C4光合途径,这种机制使得其对于流动沙丘的胁迫环境有着很强的适应性和很高的资源利用效率。
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浑善达克沙地是我国四大沙地之一,地处北方干旱半干旱区,为草原区向荒漠区过渡的地带。长期以来,由于人类不合理的生产活动,加上这里脆弱的生态环境,已引起了严重的土地退化问题:流动沙丘面积由1950s年占沙地总面积的2%增加到1990s的近50%。因此浑善达克沙地成为我国研究土地退化、防治沙尘暴的重点地区,本文从自然科学和人文科学相结合的角度出发,对浑善达克沙地草地退化原因、自然恢复潜力、恢复过程、适宜物种选择,以及社区生存、生产等方面进行了综合研究,得出以下主要结论: 1) 浑善达克沙地土壤种子库中含有大量的种子,在退化草地自然恢复中表现出极大的潜力。这些种子在摆脱人和牲畜干扰的前提下,可以萌发、定居并形成植物群落,使退化草地恢复;当地表达到一定程度的植被覆盖,可有效减少沙尘暴的危害。土壤种子库中的植物种类与地上植被有极显著的相似性(P<0.05),这是地上植被形成稳定群落的基础。种子库中的物种组成影响植被恢复演替的进程;反之,恢复演替也制约着种子库组成和幼苗建立。 2)退化沙地草地围封后,对不同恢复阶段草地的群落学调查表明,该地区自然恢复过程大致分为3个阶段:围封2年的恢复早期,流动沙丘向半固定沙丘转变;围封3-5年的恢复中期,半固定沙丘向固定沙丘转变;围封6年后的恢复后期,为固定沙丘稳定发展阶段。根据生活型及植物种类随恢复演替的变化规律,浑善达克沙地植被演替的总体趋势可归纳为:沙米 (Agriophyllum squarrosum)+ 雾冰藜(Bassia dasyphylla)群落→黄柳(Salix gordejevii)+ 冰草(Agropyron cristatum)群落→褐沙蒿(Artemisia intramongolica) + 冰草群落→沙地榆(Ulmus pumila var. sabulosa)疏林+冰草群落。在围封禁牧下,浑善达克退化沙地草地在较短时间内实现自然恢复,因此制约退化草地恢复演替的关键因素主要是人为和牲畜的干扰,只要排除了这种干扰因素,浑善达克大面积的退化沙地草地完全能够借助自然力实现生态恢复。 3) 浑善达克沙地3种生境下84种植物叶片渗透势值和含水量,表现出不同功能型上的差异。总体变化趋势为: 深根系 > 浅根系;灌木 > 乔木 > 草本;分布在湿地和丘间低地的植物叶片渗透势和含水量较高,而生长在沙丘上的植物叶片渗透势较低,需要有发达的根系吸收土壤深层的水。不同植物具有独特的水分利用特性,使它们能共存于同一生态系统中。这些不同植物功能型表现出的植物水分生理生态特性,表明浑善达克天然分布的植物群落发育有完善的利用水资源的能力,能够保证在很大降水波动条件下分布有丰富的植物群落和较高的生物生产力,构成该特殊类型生态系统很强的恢复潜力。另外,浑善达克沙地沙丘的存在是该类生态系统恢复弹性较高的另一重要原因。 4)本地种与引入种在生理生态上表现出不同的适应能力。在相似的太阳辐射和叶片温度下,引入种旱柳的叶片水势较高,而净光合速率、气孔导度、水分利用效率则较低。这表明它的光合潜能在改变环境中没有正常发挥。同时,引入种较低的最大光化学效率进一步表明它抵抗环境胁迫的能力较低。当土壤水分可利用程度降低而导致水分竞争时,引入种很可能在竞争中被淘汰。因此,在生态恢复中,应尽量避免引入外来种,大量使用本地种。 5) 生态恢复不仅是自然科学问题,更重要的是社会经济问题。为了充分认识当地社区的参与对生态恢复的作用,在实验过程中,调查了当地居民自本实验开展以来的思想观念、经济收入和生产效益等变化。在生态恢复中当地社区的积极参与是保证恢复成功与否的关键因素。从发挥“自然力” 和“以人为本”的指导思想出发,在生态恢复中应注重充分利用自然的力量;在管理方面,要以解决社区居民的生产生活实际需求为目标。只有这样,才能保证生态、社会和经济可持续发展。
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本文以匍匐茎草本绢毛匍匐委陵菜(Potentilla reptans L var. sericophylla)为研究对象,基于实验生态学研究方法和野外调查研究了该植物对异质性环境的生态适应对策。 对落叶松和油松群林下的绢毛匍匐委陵菜的基株特征和种群特征研究表明:在落叶松林下,绢毛匍匐委陵菜克隆分株具有更大叶面积和更长叶柄;在油松林下,绢毛匍匐委陵菜具有更多的匍匐茎和更多的克隆分株。两个生境中的绢毛匍匐委陵菜形成与其生境相适应的克隆形态和克隆生长特征。在两个群落中的绢毛匍匐委陵菜分株种群的密度和地上生物量没有差异。 应用GS+统计软件分析了绢毛匍匐委陵菜分株种群特征及其与所处的土壤基质九个指标(土壤有机质(SOC)、土壤全氮(STN)、土壤全磷(STP)、有效钾(K+)、有效磷(PO43-)、NH4+、NO3-、土壤含水量(SWC)、pH)的空间分布格局的关系,结果显示,绢毛匍匐委陵菜克隆分株种群呈斑块状分布,其克隆分株数的空间自相关尺度为1米;其生长的土壤基质的9个土壤养分及土壤性状指标也都显示了强烈的空间自相关,其自相关尺度(变程)范围在0.24 m ~1.05 m之间,大小顺序为STP>K+>SOC>pH>STN> NO3-> PO43->SWC> NH4+。 其中除STP外,其他8个土壤指标的空间自相关尺度都在0.5 m 左右,NH4+仅为24.4 cm。绢毛匍匐委陵菜野外克隆分株的匍匐茎节间长平均在7 cm 左右。由此表明绢毛匍匐委陵菜克隆分株种群的空间分布尺度大于其所在土壤基质养分及其物理性状的分布尺度,相互联结的克隆分株对异质性土壤资源表现出较大的缓冲能力。其原因之一有可能是克隆生理整合作用使克隆分株局部反应减弱,克隆分株表现趋于一致,克隆分株间实现资源共享,从而高效利用异质性土壤资源。 绢毛对匍匐委陵菜克隆特征的局部特化实验将生长在北京东灵山油松(Pinus tabulaeformis)林林窗和林下的绢毛匍匐委陵菜,进行生境间的交互移植-重植野外生态实验以验证绢毛匍匐委陵菜林窗和林下种群间的行为差异是完全由表型可塑性引起,还是局部分化的结果。研究结果表明,实验植物的叶片长度、叶片宽度、叶柄长度和匍匐茎节间长度等克隆形态特征在两生境间无差异。两个来源的植株,其基株生物量、基株分株数和基株匍匐茎总长度等克隆生长特征在林下生境中都比在林窗生境中小,表现出显著的可塑性。所研究的克隆形态特征和克隆生长特征及其可塑性在不同生境来源的实验植物间没有差异。绢毛匍匐委陵菜克隆形态特征和克隆生长特征及其可塑性在林下和林窗生境间没有发生局部分化,林窗为其较适生境,克隆生长特征的可塑性对绢毛匍匐委陵菜利用生境异质性可能具有主要意义。 绢毛匍匐委陵菜对土壤养分的克隆可塑性共进行了两个实验。实验1 探讨绢毛匍匐委陵菜对8个土壤基质养分梯度(N, P, K)的克隆可塑性。其结果表明,在植株能够生长的土壤基质养分条件下,随着土壤养分浓度增加,基株生物量、匍匐茎数、分株数增加;生物量分配可塑性反应格局为:随着土壤基质养分浓度的增加,对根生物量投资降低,对叶片的生物量投资增加,而对匍匐茎的投资没有改变。匍匐茎节间长、比叶片重没有对土壤养分梯度发生可塑性反应。随着土壤基质养分的增加,植株根冠比和比根重下降,而根系总长和叶片面积增加。实验2 设置与实验1相同的8个土壤养分梯度,分三个时期收获以探讨绢毛匍匐委陵菜不同发育时期对土壤养分梯度的克隆可塑性,其结果表明:随着植株发育年龄的增加,绢毛匍匐委陵菜的克隆可塑性有增强的趋势。生物量分配格局对土壤养分梯度的可塑性反应早于基株总生物量的可塑性反应;叶片面积、根系总长度和比根重在植物生长后期对土壤养分梯度发生可塑性反应;比叶面积在植物生长早期对土壤养分梯度发生可塑性反应,而在后期则没有;匍匐茎比节间重在生长之初和生长后期均对养分梯度发生可塑性反应。 绢毛匍匐委陵菜对局部遮荫的克隆可塑性实验是将采自林窗和林内生境的绢毛匍匐委陵菜“分株对”(即由一匍匐茎节间相连着的两个分株,其一为“目标分株”另一为“相连分株”)在一户外实验中进行全不遮荫、全部遮荫和局部遮荫处理。其结果表明,绢毛匍匐委陵菜基株生物量、匍匐茎总长度、分株数、匍匐茎比节间重、叶柄长、比叶柄重在遮荫条件下较小。匍匐茎节间长度没有对遮荫处理发生反应。在局部遮荫处理,遮荫斑块的分株的叶柄长度由于连着未遮荫斑块中分株而变得更长。这种克隆整合对克隆形态可塑性的修饰作用只在林窗生境来源的实验植物中观察到。其它克隆生长和克隆形态特征的可塑性在不同生境来源的实验植物间没有差异。
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1.对四川省岷江上游地区(茂县)的锐齿槲栎(Quercus aliena var. acuteserrata)天然次生林进行研究,发现:(1) 坚果完好比例约在14% ~26%之间,完好坚果的发芽率和发芽势都比较高,但在天然状况下能够留存到翌年5月的坚果几乎没有。因此,实生幼苗的天然补充就受到了严重的限制。(2) 林缘的幼苗密度低于所有其它生境的 (P<0.05),林中的幼苗密度最高,和林窗的比较有显著差异(P<0.05), 而和灌丛的比较则差异不显著(P>0.05)。在灌丛幼苗密度和林中以及林窗的比较都没有差异。动物对坚果的取食速度则是林中的最慢 (10.0%),林窗和林缘的基本相同(分别为61.1%和66.5%),取食速度都明显快于林中(P<0.01)。(3) 林中的幼苗在小于100 cm的各高度内都有大量分布,说明在林中树冠下幼苗是可以长期存在的,暗示在幼苗阶段的锐齿槲栎可能是耐荫的。(4) 在林中缺失幼树,在林缘则有包括幼树在内的完整的更新大小系列,表明林缘是更新的关键地点。(5) 在栎林的每一个大小级别上,萌生个体和实生个体都按各种比例伴生,说明导致萌生的干扰一直在发生,并可能在森林的更新中扮演重要角色;也说明该地区的锐齿槲栎林由萌生和实生起源的个体混合组成。 2.栎林是北半球温带森林的重要组成部分,因此栎林更新是全球森林更新研究的热点之一,而啮齿动物对栎林更新的影响则是关注的焦点。在2002~2003年,通过坚果标记研究了未被取食和遗弃坚果(即咬开后只有少部分被捕食后丢弃在林中的坚果)的健康比例,并定量测定了坚果的捕食、搬运、遗弃、丢弃、贮藏和留存等各种命运的比例和特点;对坚果也进行了各种人为的处理,以观测其命运和动物取食速度,发现:(1) 遗弃坚果中不健康坚果的比例比动物未取食的天然坚果中的比例有极显著的增加 (P>0.05),暗示啮齿动物一般是通过咬开坚果来识别坚果健康与否并决定是否捕食。(2) 根据坚果命运和对照相比改变与否以及如何改变,各种人工处理坚果的命运可以分为 4 类:① 坚果命运没有任何显著改变;② 坚果被就地捕食的速度降低,搬运的速度不变,最终搬运坚果的比例增加而就地捕食坚果的比例降低,留存坚果的比例偶尔能增加至0.2%;③ 坚果就地捕食的速度几乎降至0,搬运的速度则在下降一段时间后又上升,并且搬运作用持续了相对长的时间,最终搬运坚果的比例大大增加,就地捕食坚果的比例很低,留存率为0;④ 坚果被搬运和就地捕食的速度和比例都降低,留存坚果的比例相应的大大增加,甚至可以达到50%。(3) 命运得到显著改变的②、③、④类坚果所承受的人工处理按照作用方式又可以分为主要作用于坚果化学状态(即气味浓度)的处理、主要作用于坚果物理状态(颜色、形态、有无附属物等)的处理以及使坚果处于不同颜色背景的处理;其中主要作用于坚果化学状态的处理对坚果命运具有最重大的改变,如胶带包裹处理和烧焦处理;其它各种主要作用于坚果的物理状态和所处背景的处理对其命运则也具有相对轻微的改变。这一试验结果可能证明:啮齿动物在对坚果进行识别和取食选择等活动时主要依赖于嗅觉来感知坚果的可食性,但是能感觉物理状态和所处背景的视觉也起一定程度的作用。(4) 啮齿动物对栎树坚果进行就地捕食、遗弃、搬运、异地捕食、丢弃、贮藏等作用,使各种命运的坚果都具有一定的数量比例和特点,也提供了动物影响栎林更新的多种可能途径。 3.人工干扰是任何退化生态系统中都始终存在的重大问题。除了明显的砍伐或者采摘外,人工践踏也是一种重要的干扰,特别是在茂县的山林普遍被牛马不断的放牧的情况下,这个干扰的后果就更加显著。为此研究了人脚踩踏的路上的白车轴草和未踩踏草坪上白车轴草在最大叶长、株高、芽高、构件数量、构件平均鲜重、死叶数量、根长等构型指标,根、茎、叶三者的生物量(干重)及比例等生物量指标,平均花序数量、花平均数量等繁殖指标方面的不同,发现踩踏使白车轴草植株:(1) 株高降低,芽高降低,最大叶长变小,平均每厘米的构件数量增加,构件平均鲜重降低,根长度减小,死叶数量增加。(2) 平均花序数量下降,每花序的花平均数量下降。(3) 但是在生物量的分配上,根和茎的生物量没有显著的下降,但是叶的生物量显著减低。因为白车轴草的茎可以不断克隆繁殖,所以踩踏对其存活可能没有太大的影响,只是造成了植株的矮化和密集化,根也变短;但是对种子繁殖有重大影响,反映在平均花序数量和每花序平均花数的显著下降上。在生物量的分配中,作为主要的同化器官,叶的生物量显著下降,而根茎比没有变化。这可能说明这样的克隆植物其物质流动是呈现网络化的特征,具有比较强的抗干扰能力。 4.连香树、油松、日本落叶松、华山松油松混合林是茂县地区的几种主要的已经营造的林型或者树种。为了了解其20年来的营林效果,运用样方调查的方法测量了这几种树种或者林型的胸径、持水量、凋落物现存量、密度等,评价了它们在生长、营业循环和水土保持等方面的差异。结果表明:日本落叶松具有生长缓慢,凋落物现存量大,涵养水分能力良好的树种,值得推广;油松生长迅速,凋落物现存量巨大,涵养水分能力一般的树种,也可以大力栽植;油松和华山松的混交林具有比较大的蓄积量和较好的涵养水分的能力,可以推广;而连香树则做为生长速度中等,成材率低,凋落物现存量小,涵养水分能力差的树种,不应该进一步推广。
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栎属(Quercus L.)按落叶习性可自然分为落叶类型和常绿类型,我国落叶栎类共有20个种和9个变种。落叶栎是栎属中较为进化的一个类群,源于横断山区和云贵高原;除新疆外,全国各省都有落叶栎的天然分布,一些亲缘关系密切的树种之间呈现出较为明显的地理替代分布格局。本研究的目的在于:(1)应用BIOCLIM模型模拟预测落叶栎类植物的潜在分布区,分析其目前的分布格局以及下一步的发展趋势;(2)分析造成落叶栎树地理替代分布格局的主导气候因子,探讨气候因子对不同落叶栎树种地理分布格局的制约作用。 本文以16个在中国具有成片天然分布区的落叶栎树种(包括变种)为研究对象,利用已核对的标本数据以及13个栅格化环境变量图层(分辨率为1km×1km),按照分类(全国广布型、南方广布型、南方狭域型和北方狭域型)和不分类(全部16种)两种处理方式,通过BIOCLIM模型模拟得出了它们的潜在核心分布区和潜在边缘分布区。在运行模型之前,除必选的海拔高程图层外,采用了主成分分析(PCA)的方法从30个候选的气候变量图层中筛选出对相应落叶栎树种的地理分布格局有较大影响的12个图层作为输入图层。然后,本文通过比较两种处理所得模拟结果的ROC(Receiver Operator Characteristic)曲线下方面积AUC(Area Under the Curve),同时结合文献分析来推测不同落叶栎树种地理分布格局的稳定性及发展趋势。结果表明,在无人类活动干扰且种源传播不受阻碍的情况下,全国广布型和南方广布型落叶栎目前的分布格局在维持稳定的基础上有向周边地区扩展的趋势;南方狭域型和北方狭域型落叶栎的分布格局则基本保持稳定,短期内发生扩散的可能很小。 论文中计算了每个落叶栎树种所在分布范围的气候指标(共11个),以便进行下一步的研究。以蒙古栎(Q. mongolica)、辽东栎(Q. wutaishanica)与槲栎(Q. aliena)、锐齿槲栎(Q. aliena var. acuteserrata)、北京槲栎(Q. aliena var. pekingensis)这两组地理替代系列为研究对象,分别采用独立样本t检验和单因素方差分析的方法,分析了气候因子对其地理替代分布格局的主导作用。结果表明,冬季的低温、较高的气温年较差和大陆度是蒙古栎向东北替代辽东栎的主要原因;槲栎向北被北京槲栎和锐齿槲栎替代的主要原因是生长季高温和冬季高温对其分布的双重制约;除最暖月(7月)最高温外,北京槲栎的各项水热指标与另两种槲栎均存在极显著差异,对冬季低温和较大的年较差的适应可能是限制其向南分布的主要原因。 本研究最后部分的内容是对不同类型落叶栎分布区的气候参数进行的主成分分析。结果表明,生长季温度是制约落叶栎分布的最主要的气候因子;寒冷程度和冬季的低温则对其在大尺度范围的扩散有较大影响;另外,降水、年较差与大陆度对落叶栎的向北分布也起着重要的作用。
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本文选取不同放牧率下的优势植物为研究对象,主要从植物解剖结构和化学成分方面,对内蒙古典型草原和北美混合普列里草原的放牧演替机制进行探讨,这将有助于进一步揭示放牧演替过程及其主要植物对放牧的适应机理。具体研究结果如下: 1. 长期不同放牧率的放牧(内蒙古典型草原区放牧15年和混合普列里草原放牧19年)对所有物种(IMGERS的羊草(Leymus chinensis)、冰草(Agropyron cristatum)、糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)、扁蓿豆(Melissitus rutenica)、小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)、冷蒿(Artemisia frigida)和星毛委陵菜(Potentilla acaulis)和CGREC的Artemisia frgida ,Poa pratensis, Agropyron smithii,Solidago rigida, Helianthus rigidus和Symphoricarpos occidentalis)叶片的角质层厚度、表皮细胞面积、叶肉细胞面积、栅栏/海绵组织厚度、叶片厚度、中脉厚度均产生显著影响;放牧显著影响了两个研究区不同生活型功能群植物叶片的角质层厚度、表皮细胞面积、叶肉面积、栅栏/海绵组织和中脉厚度。内蒙古典型草原研究区草本植物功能群的叶片下角质层厚度、栅栏/海绵组织厚度显著大于灌木功能群,而美国混合普列里草原研究区,草本植物功能群的叶片下角质层厚度、表皮细胞面积、叶肉细胞面积、栅栏/海绵组织厚度、叶片厚度、中脉厚度均显著大于灌木功能群。 2. 内蒙古典型草原研究区放牧率显著影响了糙隐子草和小叶锦鸡儿的比叶面积(SLA);在美国混合普列里草原研究区,放牧率显著影响了冷蒿SLA。但对生活型功能群的SLA影响不显著。 3. 内蒙古典型草原研究区放牧对物种叶片叶绿素含量、纤维素含量影响显著,放牧仅显著增加了扁蓿豆叶片的含氮量。美国混合普列里草原研究区物种叶片的全碳、干物质、酸性洗涤纤维、叶绿素a+b含量受放牧率的显著影响。两研究区放牧率对叶片叶绿素a+b含量影响显著。放牧率也显著影响了不同生活型功能群的全碳含量和叶绿素a+b含量。 4. 两研究区叶片表皮细胞面积和叶肉细胞面积无牧和重牧下显著正相关,表皮细胞面积和叶片厚度在轻牧下显著正相关,叶肉细胞面积和叶片厚度在无牧、中牧和重牧下显著正相关,比叶面积和叶绿素a+b含量在轻牧下显著正相关。扁蓿豆叶片的表皮细胞面积和叶肉细胞面积间存在显著的正相关,其全碳含量和叶绿素a+b含量间存在显著的正相关;Artemisia frgida叶片的角质层厚度和叶片厚度间显著正相关,Poa pratensis叶片的角质层厚度和表皮细胞面积间显著负相关,Solidago rigida叶片表皮细胞面积和光合速率显著正相关。Helianthus rigidus叶片叶肉细胞面积和叶片厚度显著负相关。
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通过气体交换、荧光猝灭动力学以及反射光谱等技术研究了两个青稞(Hordeum vulgare L.)品种的光合特性及激发能分配。结果表明,青稞的光饱和点1000 μmol m-2 s-1左右。在0~500 μmol m-2 s-1的光强范围里,青稞叶片的光呼吸(Pr)随着光强升高而增加;光强超过500 μmol m-2 s-1以后,光呼吸变化不明显。光呼吸占总光合的比例(Pr/Pm)随光强增强下降。随着光强增强,PSⅡ有效光化学量子效率(Fv′/Fm′),PSⅡ反应中心的实际光化学量子效率(ΦPSⅡ),光化学猝灭系数(qP)不断降低而青稞叶片的非光化学猝灭(NPQ)不断升高,说明越来越多的光能以热耗散的形式耗散掉。光谱分析表明△PRI 随着青稞叶片暴露于光下的时间迅速增大。因此,我们认为光呼吸不是青稞主要的光破坏防御机制,依赖叶黄素循环的热耗散可能是田间青稞耗散过剩光能的主要途径。 通过气体交换、荧光猝灭动力学等技术研究了四种乔木在拉萨和那曲的光合特性及激发能分配。结果表明,四种乔木藏川杨(Populus szechuanica var. tibetica schneid.),银白杨(Populus alba L.),左旋柳(Salix paraplesia var. subintegra C. Wang et P. Y. Pu),墨竹柳(Salix maizhokunggarensis N. Chao)在拉萨市的光合速率(Pn),叶片气孔导度(Gs),蒸腾速率(Tr)均显著高于那曲。藏川杨和墨竹柳的光下实际光化学效率(ΦPSⅡ)在拉萨显著高于那曲,银白杨和左旋柳的光下实际光化学效率在拉萨和那曲没有显著差异。四种乔木开放反应中心激发能捕获效率(Fv′/Fm′)和天线热耗散(1-Fv′/Fm′)在拉萨和那曲的差异不显著。测量光合时的气温(Tair)拉萨显著高于那曲,除墨竹柳外叶温(Tleaf)也显著高于那曲,墨竹柳的上述两参数在两地间无显著差异。除藏川杨外其余三种乔木在拉萨的胞间二氧化碳浓度(Ci)显著高于那曲,气孔限制值(Ls)显著低于那曲,藏川杨的上述两指标在两地间无显著差异。除墨竹柳外,其余三种乔木在两地的光合(Pn)与叶温(Tleaf)成显著正相关。对银白杨和左旋柳来说,低叶温通过降低气孔导度(Gs)从而降低胞间二氧化碳浓度(Ci)是造成那曲光合低的主要因素之一。对于墨竹柳来说,可能有其他非温度的环境条件影响其气孔导度进而造成气孔限制。此外,叶温可能主要通过非气孔限制来影响藏川杨的光合速率。因此,我们认为在西藏地区不同乔木对海拔高度的响应机制可能不同,但具体机制还需要进一步研究。
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苦苣苔科(Gesneriaceae)植物种类繁多, 全世界约150属3700余种,我国有58属470余种,大部分具有极高的观赏价值,许多是传统的民间草药。虽然我国苦苣苔科植物资源丰富,然而很多种类分布区域狭窄,种群数量稀少,加之生境受到破坏,许多已经面临灭绝的危险。本研究拟通过组织培养、玻璃化超低温保存以及快速繁殖,达到保护和扩繁珍稀濒危苦苣苔科植物的目的。 以药用唇柱苣苔(Chirita medica D. Fang ex W. T. Wang)和粉绿异裂苣苔(Pseudochirita guangxiensis W.T.Wang var. glauca Y. G. Wei et Y. Liu)为材料,取幼嫩叶片为外植体,通过组织培养实验得到最佳诱导不定芽培养基:MS培养基附加30 g l-1蔗糖,7.5 g l-1琼脂,药用唇柱苣苔附加0.10 mg l-1 BA ,0.10 mg l-1 NAA,粉绿异裂苣苔附加0.05 mg l-1IAA,1.00 mg l-1BA。最高不定芽诱导率分别为:90.3%和85.0%。最佳生根培养基:1/2MS培养基附加30 g l-1蔗糖,5 g l-1活性炭,7 g l-1琼脂,生根率为100%,诱导产生6.11条根,根长为18.8mm(药用唇柱苣苔);1/2MS培养基附加10-20g l-1蔗糖,1 g l-1活性炭,7 g l-1琼脂,诱导生成6.8-7.4条根,均长17.7-22.0mm(粉绿异裂苣苔)。 在组织培养的基础上进行了苦苣苔科植物的玻璃化超低温冷冻保存研究。以烟叶唇柱苣苔(C. heterotricha Merr.)和濒危植物药用唇柱苣苔叶片外植体为材料,经过自然干燥、装载液处理、玻璃化溶液处理、液氮冷冻保存,成功实现了玻璃化超低温冷冻保存,经过液氮冷冻保存后的材料可以继续分化、生长。适当时间的玻璃化试剂处理对于材料无致死作用,不经液氮冷冻,可以达到100%存活。-20 oC 、-40 oC、液氮保存后,存活率随温度下降而下降,表明冷冻致死的原因在于冰晶形成;提高冷冻后成活率的关键是控制干燥脱水,经过适当的自然干燥,材料存活率分别达到50.0%和27.8%。 以叶片为外植体材料,通过组织培养和快速繁殖可以大规模扩繁苦苣苔科植物。主要步骤为:外植体叶片消毒→不定芽诱导培养→生根诱导培养→继代保存或炼苗移栽,经过3-4个月时间可获得大量栽培植株。已成功保存并培养了40余种苦苣苔科植物,包括濒危苦苣苔及高观赏价值苦苣苔。
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利用各种色谱(硅胶和凝胶)方法,从藤三七[Boussingaultia gracilis Miers var.pseudobaselloides Bailey]的70%(体积分数)的乙醇提取物中分离得到2个黄烷醇类化合物(1,2)和4个黄酮类化合物(3~6).采用UV,IR,MS 和1D,2D NMR方法,分别鉴定出如下化合物: 7-羟基-5-甲氧基-8-甲基-6-甲酰基-3,4-黄烷二醇,命名为藤三七醇A(1);4,7-二羟基-5-甲氧基-8-甲基-6-甲酰基黄烷(2);7-O-methylunonal(3);5,7-二羟基-6,8-二甲基-2-苯基-4H-1-苯并吡喃-4-酮(4);Desmosflavone(5)和Demethoxymatteucinol(6).其中化合物1是一个新的黄烷二醇化合物,化合物2~6为首次从该植物中分离得到.抗HIV-1活性筛选结果表明: 化合物1,2,5,6对HIV-1诱导合胞体的形成具有一定的抑制作用,其半数有效浓度(EC50)分别为45.09,48.73,55.47 和 82.75 μmol/L,治疗指数(TI)分别为1.41,1.20,7.15 和》8.51.