刺五加种群生态学的研究Ⅰ.刺五加的种群结构

本文分析了3种天然次生林群落下和皆伐迹地上刺五加种群的年龄结构、表现结构,结果表明,在天然次生林中,刺五加种群的发展与群落的演替一致,为进展种群。该种群的平均年龄与其所处群落的稳定性有关,而其最大年龄及平均密度与群落中的自然环境、干扰程度等有关。其株数随年龄而变化。林下和皆伐迹地上的刺五加表现结构因群落生境、干扰程度和种群年龄阶段不同而有较明显差异。     

不同生境下刺五加种群构件生物量结构与生长规律

从构件水平对针阔混交林、蒙古栎林和次生杂木林3个生境的刺五加种群各功能构件的生物量结构及生物量比率与年龄之间的关系进行了定量分析. 结果表明,刺五加种群的个体生长和各构件生物量动态与环境条件关系密切.不同环境条件下,刺五加种群各功能构件生物量平均值具有相同的规律：茎构件>根茎构件>叶构件.3个生境中刺五加整体种群水平具有一定的相似性.在郁闭度为40%的蒙古栎林中,刺五加种群个体生物量和各构件生物量较针阔混交林和次生杂木林中大.不同生境下刺五加种群分株生物量的差异蕴涵着重要的生长调节和物质分配策略.在分株较小的幼龄个体以及郁闭度较大而不利于分株生长的次生杂木林中,分株优先建造叶器官,以保证充分的物质生产. 3个生境刺五加种群的叶、茎与分株的相对增重均具有相同的幂函数异速生长规律.     

山西灵空山刺五加种群空间分布格局及种间空间关联性

以山西灵空山自然保护区刺五加(Acanthopanax senticosus(Rupr.Maxim.)Harms)种群为对象,采用空间点格局方法中的Ripley’s K函数,对刺五加种群不同龄级的空间分布格局及其与主要灌木物种间的空间关联性进行研究,并对种群空间分布格局进行可视化解析。结果显示,刺五加种群中幼年个体数量多,径级结构呈金字塔型,为增长型种群,能够实现持续更新;刺五加种群的径级Ⅰ在小尺度上呈聚集分布,随着尺度增大出现随机分布;径级Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ在全尺度上呈聚集分布,径级Ⅴ、Ⅵ在小尺度上为聚集分布,随着龄级和空间尺度的增大,刺五加种群聚集强度渐弱,呈现随机分布;刺五加种内关联在全尺度上呈正相关,但与群落中主要灌木在小尺度上呈不相关或负相关,在大尺度上呈负相关。研究表明刺五加的生长条件较为适宜,并可以通过相互之间的庇护作用,减弱种内竞争,但与其他树种间存在强烈竞争,生存现状较差,在群落中处于劣势。     

不同生境刺五加生长发育及光合特性研究

以郁闭度分别为40%、60%和70%的蒙古栎林、针阔混交林和次生杂木林3种生境下野生刺五加种群为材料,考察了其生长发育、光合色素和光合特性的变化,探讨刺五加种群对光照条件的适应机制,寻找有利于刺五加种群生长和更新的适宜天然条件,为人工抚育生境的选择和促进天然次生林更新提供科学依据.结果表明:(1)不同生境下刺五加种群个体株高、基径和生物量均表现为蒙古栎林>针阔混交林>次生杂木林;随着郁闭度的增加,刺五加种群叶构件生物量比率呈现增加的趋势,而茎构件和根茎构件生物量比率则呈现下降的趋势.(2)刺五加种群叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量随着生境郁闭度增加呈逐渐增加趋势,而叶绿素a/b却呈下降趋势.(3)随着郁闭度的增加,刺五加种群的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、水分利用效率、气孔限制值、光饱和点、光补偿点和暗呼吸速率等光合参数均显著降低,而胞间二氧化碳浓度却显著提高.(4)蒙古栎林下刺五加种群具有相对较高的净光合速率和水分利用效率,从而带动种群各构件旺盛生长,使其个体株高、基径、各功能构件生物量均显著高于针阔混交林和次生杂木林种群;光能不足是限制次生杂木林刺五加种群生长的主要因子之一.因此,在抚育刺五加人工林的过程中,应该充分考虑郁闭度对刺五加种群生长发育的影响,同时还要考虑其他植物对刺五加种群生态位的竞争,并以在郁闭度40%的蒙古栎林下抚育为佳.     

刺五加(Eleutherococcus sentincosus)会成为濒危种吗?

刺五加是阔叶红松林及其次生林下的重要灌木。因其优良的药用功能和疗效,自７０年代末进行工业生产以来,资源消耗与日俱增,１９９２年出版的《中国植物红皮书———稀有濒危植物》中,被列为渐危植物。本文通过野外调查、长期定位观测和实验生态学的试验,对影响刺五加种群持续和发展的内外因素进行了研究。认为造成刺五加种群迅速缩小的主要外因是不合理采挖。刺五加结实的植丛少,种子产量低、质量差、传播动力弱,并具有先天性休眠及自毒现象等一系列种群过程,是制约刺五加种群持续和扩展的内在因素。无性繁殖是维持现有种群的主要途径。长期无性繁殖可能导致遗传多样性下降,从而减弱了它对多变环境的抗逆性,若在外因的作用下可能使种群进一步缩小,进而增加其濒危的程度。     

刺五加、短梗五加的开花动态及繁育系统的比较研究

野外定位观测刺五加（Eleutherococcus senticosus),短梗五回（E.sessiliflorus)的开花进程,花朵的功能形态特征和开花动态,用杂交指数（OCI）,花粉－胚珠比（P／O）,去雄,套袋,人工授粉等方法分别测定刺五加,短梗五加的繁育系统,结果显示,刺五加种群,短梗五加种群的花期均持续1个月左右,刺五加比短梗五加早开花20d 左右,二均有雄蕊先熟现象,刺五加是单全异株植物,种群内既具有雄性,又具有雌株,还具有两性株,繁育系统主要为异交,需要传粉活动才能完成授粉过程,与刺五加不同,短梗五加仅具两性花,但繁育系统也以异交为主,短梗五加两性花中的雌,雄器官既在空间上分离,又在时间上分离,只能进行同株异花间或异株,异花间传粉才能受精结实。     

刺五加繁殖试验

对刺五加（Ａｃａｎｔｈｏｐａｎａｘｓｅｎｔｉｃｏｓｕｓ）繁殖的２个重要器官（根茎和种子）进行了调查与试验。通过对根茎的埋土与扦插试验表明,横埋于土壤中的根茎切段的出苗率高于扦插的根茎切段;用生根粉（ＡＢＴ）处理过的根茎切段的出苗率高于未经ＡＢＴ处理的。种子千粒重与大小的调查表明,比较稳定的硬阔叶林与蒙古栎林中刺五加种群产生的种子粒大质优,但数量较少,而较不稳定的山杨林中刺五加种群产生的种子粒小质差,但数量较多。对种子的不同处理方法表明,层积处理的种子出苗率最高,出苗时间也短,种子直播和果实直播的出苗率则明显低于前者,而且出苗时间也长。种子直播的出苗率又高于果实直播     

刺五加的有性生殖与营养繁殖

刺五加 Eleutherococcus senticosus (Rupr.et Maxim.)Maxim,既可进行有性繁殖,又可进行营养繁殖。本文报道其三类花丝长度不同的植株每个花序的花朵数量、座果率、饱满种子率及根茎形态和形态发生的某些特点。通过人工受精,检测了其繁育系统。结果表明:长花丝植株不座果,短花丝植株座果,但不同年份、不同生境中座果率不同,中花丝植株也座果但饱满种子率教低。在正常年份,短花丝植株的座果率接近40％,并且林缘的座果率稍高于皆伐迹地和次生林下的。考虑到中花丝植株在所研究地区居群数很少,我们认为绝大多数刺五加种子是异花传粉的产物,其有性生殖与营养繁殖相配合,在无人为破坏的前提下,该物种不应该濒危。     

基于MaxEnt模型评估刺五加在东北地区的空间分布

研究刺五加(Acanthopanax senticosus)在东北地区的潜在分布区及生态适宜性,针对267个刺五加分布样点数据和17个环境因子数据,应用最大熵模型(Maximum Entropy Model,简称MaxEnt)和地理信息系统(Geographic Information System,GIS)评估刺五加的地理分布。结果表明:最大熵模型的AUC值为0.929,模型预测结果的准确性可信度高,可以用来预测刺五加的地理分布。刺五加生态适宜区主要集中在长白山山脉及小兴安岭东南地区,分布面积约为22.12万km~2,存在概率最高的区域主要在辽宁省东部、吉林省东南部以及黑龙江省中部。影响刺五加地理分布的主要环境因子依次为:年均降水量、森林类型、极端低温、生长季降水量及海拔。耦合了大尺度环境数据、植被群落类型数据与刺五加分布之间的关系,预测了东北地区刺五加的生态适宜区及主导环境因子,为其种群恢复与开发利用提供了科学依据。     

刺五加甲羟戊酸焦磷酸脱羧酶基因的克隆与表达分析

利用RACE技术克隆刺五加甲羟戊酸焦磷酸脱羧酶(mevalonate diphosphate decarboxylase,MDD)基因的全长cDNA序列,运用生物信息学方法对该基因进行分析,并通过RT-PCR法检测MDD在刺五加不同生长发育时期和不同器官中的表达情况。结果表明:(1)刺五加MDD基因cDNA序列全长1 769bp(GenBank登录号为JQ905594),开放阅读框全长1 263bp,编码420个氨基酸残基,包含GHMP激酶超家族的特异性识别序列;刺五加MDD蛋白的二级结构中含有161个α螺旋,占38.33%;68个延伸链,占16.19%;19个β折叠,占4.52%;172个无规则卷曲,占40.95%;刺五加MDD蛋白无跨膜区域,定位于膜外。(2)刺五加MDD基因在不同生长发育时期和器官中均有表达,但表达量具有显著差异(P<0.05)。在整个生长期中,MDD的表达呈现高-低-高-低的变化趋势,第一个表达高峰出现在萌芽期至叶片完全展开时,第二个高峰出现在果实体积快速增长期,最高表达量(叶片完全展开期)为最低表达量(叶片衰老期)的4.51倍;不同器官中,幼茎的表达量最高,为最低表达量(叶片)的7.22倍,但叶片、叶柄和根中的表达量差异不显著。研究结果为阐明刺五加皂苷的生物合成及对其进行表达调控奠定了基础。     

生境异质性对刺五加种子萌发的影响及其种子库动态

本文通过定位观测研究了中国东北红松阔叶林及其次生林下重要灌木刺五加种子在异质生境中转化为幼苗的差异,人工落叶松林下模拟种子库的动态。结果表明：人工落叶松林下的转化率最高,为１６．８％。以下顺序为蒙古栎林下为４．ｌ％,白桦林下为２．７％,人工红松林下为０．８％,硬阔叶林下为０．５％。人工落叶松林下模拟种子库中刺五加种子的寿命为４ａ。幼苗输出率第２年为１４．５％,第３年为１０．１％,第４年为１．８％。其它输出为：腐烂３３．ｌ％;生理衰老２２．３％;鼠类捕食１４．１％,但其很不稳定,这与鼠类种群数量动态有关。昆虫和土壤动物捕食最少,仅１．２７％。     

不同生境下刺五加金丝桃甙含量的季节变化

采用高效液相技术对刺五加(Acanthopanaxsenticosus)金丝桃甙含量的季节动态和生境差异进行了研究.结果表明,刺五加金丝桃甙只存在于刺五加的叶、花和果实中,其中叶和花中的金丝桃甙量较高,果实中含量较低.刺五加叶中金丝桃甙含量随发育节律呈现明显的动态变化.刺五加芽中金丝桃甙含量较低,约为0.013%.随着芽的发育,金丝桃甙含量逐渐增加,5月中旬左右,刺五加幼叶中金丝桃甙的含量可达0.087%,此后金丝桃甙含量迅速下降,8月中旬,叶中金丝桃甙的含量仅为0.008%.在不同生境条件下,刺五加叶中金丝桃甙含量的季节变化规律不尽相同.林内生境刺五加叶中金丝桃甙含量较低,在整个生长季节中,只有幼叶中金丝桃甙含量最高,平均为0.15%,而在林隙生境和林缘生境,金丝桃甙含量较高,最高可分别达到0.42%和0.65%.不同生境刺五加花和果实中金丝桃甙含量也有明显的差异.林缘生境金丝桃甙的含量最高,林隙生境次之,林内生境含量最低.叶面积指数和叶片金丝桃甙含量存在明显的负相关关系,叶面积指数越大,金丝桃甙的含量越低.最后,对金丝桃甙含量的季节动态以及金丝桃甙含量与环境因子之间的关系进行了分析.     

刺五加细胞色素P450基因的克隆与表达分析

根据已报道的人参、三七等植物的细胞色素P450(Cytochrome P450,P450)基因的cDNA序列设计引物,利用RT-PCR法克隆刺五加P450基因的cDNA全长序列,并分析其在不同生长发育时期和器官中的表达情况。结果显示,克隆了全长为1 410 bp的刺五加P450基因的cDNA序列,该基因编码469个氨基酸残基组成的蛋白质。GenBank登录号为KF498590,与人参、三七的P450氨基酸序列一致性分别为91.5%和90.4%。刺五加的P450基因在不同生长发育时期和器官中均有表达,但表达量具有显著差异(P0.05)。最大表达量出现在盛花期,为最低表达量(萌芽期)的1.26倍。各器官中,叶片的表达量最高,是最低量幼茎的1.49倍。     

刺五加传粉生物学研究

本文报道刺五加Eleutherococcus seticosus(Rupr．et Maxim．)Maxim的花朵酬物、访花者类别、访花 者在花序上的访花行为、访花频率及传粉效果。主要结果如下:(1)每朵雄花可提供的报偿是58 000～ 81 000粒花粉,5.5～8.0 µl／d×2～4d花蜜。每朵雌花仅可提供4.0～8.0µl／d× 2～3 d花蜜,不能提 供花粉。每朵两性花可提供19 000～54 000粒花粉和7.0～10.0 µl／d× 2～6 d花蜜。(2)花粉提供者 (雄花和两性花)提供报偿的日期是开花后1～3天,花粉接受者(雌花和两性花在柱头外翻变白时)是 开花后5～7或7～9天,这进一步证实了剌五加雄蕊先熟。另外,花粉提供者提供花蜜的时间在一天中 是8:30至15:30,其高峰是9:00～15:00;花粉接受者提供花蜜的时间在一天中是10:30至16:30,其高 峰是11:00～16:00。这种时间差异可能是刺五加影响传粉者流向(从花粉提供者到花粉接受者)的关键 因素。(3)在刺五加花朵上记录到的访花昆虫有50余种,分别隶属于膜翅目、鳞翅目、鞘翅目、双翅目和 半翅目。在不同天气、不同生境、不同性别的植株记录到的访花频率及高峰时间不同:花粉提供者的 访花高峰早于花粉接受者的;雄株上的访花频率高于雌株的;两性株接受花粉时的访花频率高于提供花 粉时的;而天气越晴朗,刺五加地块(patch)越大,则访花频率越高;每日接受光照越早,访花高峰越早。 (4)从传粉效果看,刺五加种子的形成完全依赖于传粉昆虫的活动。其中,蜂类,如熊蜂、花蜂、切叶蜂、胡蜂和蜜蜂等是最有效的传粉者,其它昆虫如粉蝶、食蚜蝇、寄蝇和鳃角金龟等对传粉也有帮助。     

吉林长白山刺五加总皂苷超声提取工艺研究

以吉林长白山野生刺五加果实为原料,采用正交试验设计通过香草醛—高氯酸显色法对不同超声处理条件下刺五加果实粗提物中总皂甙得率进行测定,优化野生刺五加果实总皂甙超声提取工艺.结果表明:超声提取吉林长白山野生刺五加果实总皂甙的最佳工艺条件为料液比1∶20、乙醇体积分数70％、超声波功率450W、超声提取时间50 min,测得刺五加粗提物中总皂甙含量为3.57 mg/g,该提取方法简便、快捷,可用于长白山野生刺五加果实总皂甙提取和测定.     

培育年限对刺五加主要药用活性成分的影响

为评价不同培育年限对刺五加根、茎部多种活性成分积累的共同影响,对提高刺五加培育和高值利用具有重要作用,可为规范化种植和合理开发利用刺五加提供理论依据。采集同一产地三年生、五年生、九年生刺五加为实验样本,运用超高效液相色谱系统（Ultra-Performance LC,Waters,Japan）分析不同培育年限对刺五加根、茎中槲皮苷、金丝桃苷、芦丁、紫丁香苷、刺五加苷E、异嗪皮啶6种活性成分含量的同时影响。结果表明,五年生刺五加根、茎中6种主要活性成分的综合得分最高。其中,黄酮类成分槲皮苷在三年生根中含量最高,在五年生茎中含量最高;芦丁在五年生根及茎中含量均最高,在根中三年生含量最低,九年生茎中含量最低;金丝桃苷在五年生根及三年生茎中含量最高。苯丙素类成分异嗪皮啶在三年生根及茎中含量最高,在五年生根和茎中含量最低;紫丁香苷在九年生根中含量最高,在五年茎中含量最高;刺五加E在五年生根中含量最高,在三年生茎中含量最高。不同药用成分在不同生长阶段的刺五加根和茎中积累不同,定向培育可根据目的活性成分选择适合的采收年限。     

华东地区青冈种群的等位酶变异

华东地区６个青岗种群等位酶变异的检测结果表明,青冈种群的遗传变异较大,每位点含有的等位基因较多,平均为２．３个,种水平的平均每位点等位基因数目为２．４。种群水平有效等位基因数目为１．４４６,种水平为１．４６７。Ｈａｒｄｙ－Ｗｅｉｎｂｅｒｇ平衡检验表明,青冈种群中不少位点偏离该平衡,其原因是种群内含有较多的纯合子,表现为多数位点的固定指数大于０,其中有９个位点的固定指数与０的偏差达到显著水平。     

HPLC法测定黑龙江省不同地区刺五加紫丁香苷的含量

刺五加(Acanthopanax senticosus (Rupr. Et Maxim.)Harms)是五加科植物,是全球畅销的植物药之一,含有大量生物活性物质,其中所含有的刺五加苷类具有抗疲劳、抗衰老、抑制肿瘤生长等作用,紫丁香苷则是其中的主要活性成分之一。用HPLC法测定黑龙江省不同地区刺五加中紫丁香苷的含量,确定了刺五加紫丁香苷用超声波提取 1.5 h、60%甲醇作提取溶剂、提取温度为55℃的最佳提取条件组合。HPLC条件则是以检测波长为266 nm、流动相为甲醇/水（V/V）=28/72、流速为1 mL·min^-1、柱温为25℃。对黑龙江省不同地区类似生境条件下,同龄野生刺五加中紫丁香苷的含量进行比较,在所调查的7个地区中,以五营丰林国家自然保护区的生长在红松原始林下的刺五加紫丁香苷含量最高,五大连池雪洞风景区和牡丹江镜泊湖地区的刺五加紫丁香苷的含量最低。该研究结果对刺五加的采集和种植生境的选择具有积极的指导意义。     

刺五加多糖研究进展

刺五加多糖(Acanthopanax senticosus polysacharide ASPS)是从五加科植物刺五加(Aaanthopanax senticosus(Rupr.et Mxia)Harns)的根、根皮及果中提取分离的多糖.它是刺五加中除甙类外的另一类活性成分.报报道,刺五加中含有2%～6%碱溶性多糖及2.3%～5.7%水溶性多糖.本文就刺五加多糖的化学及药理学研究做一综述.     

刺五加在大鼠实验性肝癌诱发过程中作用的探讨

目的探讨大鼠实验性肝癌发病中刺五加对肌体免疫功能和抗氧化酶活性的影响。方法４６只ＳＤ雄性大鼠被随机分成对照组（喂普通饲料）、３－甲基４－双甲氨基偶氮苯（３－Ｍｅ－ＤＡＢ）组（喂含０．０６％３Ｍｅ－ＤＡＢ饲料 １０周）和刺五加组（饲喂同 ３－Ｍｅ－ＤＡＢ外、另加入刺五加 ４．５ｇ／ｋｇ饲料,用常规方法检测全血谷光甘肽过氧化物酶（ＧＳＨ－ＰＸ）、血清超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）活性和丙二醛（ＭＤＡ）含量,用微量化学发光造检测吞噬细胞活性（ＰＭＮ－ＣＬ）。结果１．ＰＭＮ－ＣＬ检测峰值、积分值和吞噬细胞指数,３－ＭｅＤＡＢ组较正常组和刺五加组均有显著升高（Ｐ＜０．０５和Ｐ＜０．０１）２．全血ＧＳＨ－ＰＸ活性、ＳＯＤ活性,刺五加组较３－ＭｅＤＡＢ组均有显著升高（Ｐ＜０．０５）。ＭＤＡ含量刺五加组和３－ＭｅＤＡＢ组均较正常组升高（均Ｐ＜０．０５）。结论刺五加在大鼠实验性肝癌诱发过程中有提高抗氧化酶活性和对抗致癌剂引起的机体中性粒细胞吞噬功能代偿性增高的作用。