药用植物掌叶大黄化学组分空间变异及气候响应特征

基于多层次气候因子和掌叶大黄(Rheum palmatum L.)的化学成分含量,运用聚类和相关性分析法对掌叶大黄化学成分的地理变异规律进行研究。结果显示,四川地区的掌叶大黄属于游离蒽醌?双蒽酮化学型,甘肃?宁夏地区属于结合蒽醌化学型。Pearson系数分析结果表明,气温和水汽压是造成掌叶大黄品质空间变异的主要原因。结合掌叶大黄中的结合蒽醌类物质与3-11月的月均气温为强正相关,与全年的月均水汽压呈强正相关,同时与6-8月的月均辐射量呈强正相关,与6-9月月均降水呈负相关。游离蒽醌与最冷季的月均水汽压呈负相关,蒽酮类物质与每月气温呈强负相关,与每月水汽压呈负相关。研究结果说明最冷季的水汽压和最湿季的月均气温是影响掌叶大黄品质的重要时间窗口和关键因子。     

甘肃地产党参区域性品质差异及气候响应特征分析

基于甘肃产区党参(Codonopsis pilosula(Franch.)Nannf.)中4种代表性组分(党参炔苷、苍术内酯Ⅲ、多糖和醇溶性浸出物)的含量变化与相应地域气候因子的分析,探明甘肃境内区域条件、气候因子对党参化学成分的影响及关联性。运用高效液相色谱法测定党参中这4种化学成分含量,分析区域性、年-季-月不同时间尺度的气候因子与党参4种化学成分的关系并计算出相关系数。结果显示,甘肃地区党参化学成分含量存在区域性差异,且苍术内酯Ⅲ是造成差异的主要化学成分。不同地区间降水量和日照量的差异是造成苍术内酯Ⅲ含量区域性差异的气候因素,在一定程度下降水量高且日照量较少的地区有助于苍术内酯Ⅲ的形成和积累。月降水和月均日照量对苍术内酯Ⅲ含量影响较大,其含量与3-10月月降水呈显著正相关,与3-5、7月的月均日照量呈显著负相关。党参炔苷、醇溶性浸出物含量与气候因子无显著相关性;党参多糖含量与年均温度呈显著正相关。     

大黄属3种大黄植物不同部分蒽醌含量的测定与比较

采用C18反相柱高效液相色谱方法分离、外标法定量对大黄属掌叶组唐古特大黄、波叶组波叶大黄、穗序组穗序大黄的根（及根茎）、叶片、叶柄、主茎四部分的芦荟大黄素、大黄酸、大黄素、大黄酚4种游离和结合蒽醌的含量进行了测定和比较。结果表明：唐古特大黄中,叶片中的游离蒽醌含量高于其它部分,游离蒽醌总量地上部分远高于地下部分;结合蒽醌则根中最高,蒽醌总量地下部分远高于地上部分。波叶大黄和穗序大黄中,游离和结合蒽醌均为根中最高,穗序大黄蒽醌总量地下部分远高于地上部分,而波叶大黄中,游离蒽醌总量地上部分高于地下部分,结合蒽醌总量地上部分与地下部分相差不大,地上部分略高于地下部分。     

黄连木雌雄植株径向生长的影响因子

采用树木年轮学方法,研究了性别、树木大小及气候因子(温度和降水)对雌雄异株树种黄连木径向生长的影响。结果表明:性别对黄连木径向生长无显著影响(P0.05),树木大小对黄连木径向生长影响显著(P0.05),且不同径级黄连木雌雄植株径向生长速率不同,径级10～15cm黄连木雌树径向生长速率显著大于雄树。与气候因子的相关分析表明,黄连木雌雄植株径向生长与气候因子的关系有一定共性,即均与当年3月的月均最低温度,当年11月的平均温度、月均最高温度和当年5月的月降水量呈显著正相关,而与当年5月的平均温度、月均最高温呈显著负相关;黄连木雌雄植株径向生长对气候因子的响应也存在一定的差异性,其中,雌株径向生长与当年1月平均温度呈显著负相关;黄连木雄树径向生长与当年4月的月均最低温度呈显著正相关,与当年7月的平均温度、月均最高温度呈显著负相关。     

三七表型变异及其对气候因子的响应

为了解三七(Panax notoginseng)表型变异的发生机理,结合地理信息系统和多元统计分析,研究了云南和广西的3年生栽培三七表型变异与气候因子的关系及性状间的内在联系。结果表明,三七的茎生物量、地下生物量和总生物量变异系数较大;地上生物量比和地下生物量比的变异系数较小。相关分析表明,表型变异受多种气候因子的共同影响,降水对三七表型变异的影响强于温度,不同季节降水量变化幅度是决定三七茎粗和叶面积的关键气候因子。三七地下生物量、总生物量随年均气温、年均降水量、最干月降水量的升高呈下降趋势,而随月均温变幅、昼夜温差与年温差比值的升高呈增加趋势。日照时数的增加使三七地上生物量比降低,并促进地下生物量和总生物量的积累。因此,随产地气候条件的变化,三七表现出较强的形态性状变异,可能是三七通过表型变异以适应异质生境。     

区域尺度上栓皮栎叶性状变异及其与气候因子的关系

叶片在长期进化过程中对环境变化敏感且对气候变化的响应表现出表型可塑性。栓皮栎(Quercus varaibilis)是亚洲大陆地理分布最广泛的树种之一,横跨温带和亚热带地区。本文在中国中东部区域内,选取了25个天然栓皮栎林种群,测量了其叶柄长度、叶片长度、叶片宽度、叶片面积、叶片干重等,并计算了比叶面积和叶形指数(叶片长宽比)等叶性状特征,探讨了区域尺度上叶片性状变异与气候因子关系的格局。结果表明,栓皮栎叶片性状在种群间和种群内均存在显著的变异;叶片宽度与年均温度呈显著的负相关,叶片宽度和叶片面积与纬度均呈显著正相关,说明叶宽及叶片面积相对于其他指标对气候因子的影响变化更敏感,并且在这一区域尺度上温度影响着叶片大小的变异格局。本研究结果为在全球气候变化背景下了解区域尺度上栓皮栎对环境变化的适应与响应机制提供了基础。     

蒙古栎地理分布的主导气候因子及其阈值

基于影响植物功能型分布的6个气候变量:年均降水量、气温年较差、最冷月温度、最暖月温度、大于5℃积温和湿润指数,结合蒙古栎地理分布资料,根据最大熵模型和各气候变量对蒙古栎地理分布的贡献,确定了影响蒙古栎地理分布的主导气候因子,即年均降水量、气温年较差、大于5℃积温和最暖月温度;利用模拟的蒙古栎地理分布概率与主导气候因子的关系给出了各主导气候因子的阈值,即年均降水量330-910 mm、气温年较差大于29℃、大于5 ℃有效积温为1200-3500℃·d、最暖月温度为17-26℃.     

甘草野生种群地上植株形态地理变异及其生态学机制分析

目的:研究甘草地向部分形态特征地理变异规律并分析其形成的生态学机制。方法:采用样方调查的方法测定全国8省区35个旗县甘草野生种群的地上植株形态特征,采用双重筛选逐步回归分析方法探讨甘草地上形态特征的地理变异规律及其形成的生态学机制。结果:(1)不同甘草野生种群的株高、侧枝数、侧枝角度、侧枝长度、复叶长度、小叶数、小叶长度和宽度8项形态指标的差异均达到了极显著水平(P<0.01);(2)各形态形态指标与产地年均温、日照百分率等气候因素密切相关。结论:甘草野生种群地上植株形态特征存在显著的地理变异,导致甘草种群产生地理变异的气候因子主要是光照因子,其次为温度因子和水分因子,其相关关系可用多元回归模型解释。     

甘草野生种群地上植株形态地理变异及其生态学机制分析

目的:研究甘草地向部分形态特征地理变异规律并分析其形成的生态学机制.方法:采用样方调查的方法测定全国8省区35个旗县甘草野生种群的地上植株形态特征,采用双重筛选逐步回归分析方法探讨甘草地上形态特征的地理变异规律及其形成的生态学机制.结果:(1)不同甘草野生种群的株高、侧枝数、侧枝角度、侧枝长度、复叶长度、小叶数、小叶长度和宽度8项形态指标的差异均达到了极显著水平(P＜0.01);(2)各形态形态指标与产地年均温、日照百分率等气候因素密切相关.结论:甘草野生种群地上植株形态特征存在显著的地理变异,导致甘草种群产生地理变异的气候因子主要是光照因子,其次为温度因子和水分因子,其相关关系可用多元回归模型解释.     

中国种子植物物种多样性的大尺度分布格局及其气候解释

物种多样性分布格局的研究对于生物多样性的保护具有重要意义.为了解中国种子植物物种多样性的空间分布格局,本研究利用大尺度的物种分布数据,结合GIS和统计分析方法,探讨了中国种子植物物种多样性的大尺度分布格局及其与气候的关系.结果表明,中国种子植物的物种丰富度和物种密度存在较大的空间变异.从南到北,物种密度呈显著递减趋势,而物种丰富度的递减趋势不够明显.面积、年平均温度、年平均降水量和无霜期对物种丰富度、物种密度分布格局均无显著影响.温度年较差、最冷月均温、年平均温度和年平均降水量的空间分异对物种丰富度的分布格局均有显著影响;温度年较差、最冷月均温和单位面积的年平均温度、年平均降水量的空间分异均显著影响物种密度的分布格局.温度年较差在一定程度上决定了物种丰富度与物种密度的总体分布格局,而年平均温度以及单位面积的年平均温度空间分异对上述格局的解释率则相对较低.在大尺度的物种多样性格局及其气候解释的相关研究中,气候因子的空间变异和季节性分异相对表示气候总体水平的年平均温度和年平均降水量而言,可能更值得关注.     

气候变暖背景下春兰和蕙兰的适生区分布预测

为了阐明气候变暖背景下春兰(Cymbidium goeringii)和蕙兰(C. faberi)在我国的适生区分布变化情况,根据157条分布记录和19个生物气候变量,应用最大熵物种分布模型,对2070年4种温室气体排放情景下春兰和蕙兰在我国的适生区分布进行预测,并筛选影响其地理分布的主要气候因子。结果表明:(1)2070年春兰和蕙兰分布点的年均温(bio1)、最冷月最低温度(bio6)和最冷季平均温度(bio11)等均升高,气候有变暖趋势;(2)受试者工作特征曲线下面积(AUC)值在0.9—1.0之间,模型预测结果可信度较高;(3)影响春兰、蕙兰当前和2070年地理分布的限制性气候因子主要有最冷月最低温度(bio6)、最冷季平均温度(bio11)、年均降水量(bio12)和最干月份降水量(bio14);(4)气候变暖将会对春兰和蕙兰的适宜生境范围和面积产生影响。预测2070年春兰的适宜生境面积将会有所减小,而蕙兰的适宜生境面积将会增加,且整体有向北迁移的趋势。研究结果为野生春兰和蕙兰的生态风险评价和引种提供了重要依据。     

气候变化对祁连山蒙古扁桃潜在适生区的影响

气候变化将改变物种的生存环境，影响其分布范围，甚至威胁到某些物种的生存。本文通过ArcGIS软件和最大熵(MaxEnt)模型模拟蒙古扁桃(Amygdalus mongolica)在祁连山当前(1970—2000年)和未来(2081—2100年)2个气候时期背景下的地理分布格局，并分析其主要的环境影响因素。结果表明：(1)在当前气候条件下，蒙古扁桃在祁连山的东南部有较好的适生性；(2)未来4种气候情景下(SSP126,SSP245,SSP245和SSP585),蒙古扁桃在祁连山南部及东南部的适生区有消失的风险，扩张区主要集中在祁连山中北部的国家公园附近；(3)蒙古扁桃的分布格局主要向祁连山北部和高纬度地区迁移；(4)最湿月降水量(Bio13)、坡度(Slope)、最冷季度均温(Bio11)和最热月最高温(Bio5)的累计贡献率达到了80%以上，是影响蒙古扁桃适生分布的主要因子。本研究模拟、分析、预测了当前和未来不同情景下蒙古扁桃在祁连山的潜在分布及其变化，为祁连山生态及物种多样性的保护提供科学依据。     

唇形科苣叶鼠尾草的新分布及适生分布区预测

在野外调查的基础上,报道了苣叶鼠尾草在贵州和广西的省级新分布。基于苣叶鼠尾草16个分布数据和11个环境因子参数,运用最大熵(MaxEnt)模型对其适生分布区进行预测,并通过受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线对模型精度进行验证。结果表明:(1)ROC曲线下面积(AUC)均值为0.999,模型预测结果准确性较高,适合苣叶鼠尾草的潜在适生区预测。苣叶鼠尾草的适生区主要分布于中国西南地区以及与中国南部相邻国家的部分地区。核心适宜区集中在中国滇黔桂、四川东部和滇东南中越边境的石灰岩山区。(2)刀切法(Jackknife)检测结果表明,影响苣叶鼠尾草适生分布区的主要环境因子包括:最暖季降水量、最冷月最低温、平均气温日较差以及最冷季降水量等。适生区环境因子的统计分析结果显示,苣叶鼠尾草适宜生长在最暖季降水量650~1500 mm、最冷月最低温0~10℃、平均气温日较差6.5~8.5℃、最冷季降水量0~250 mm的地区。研究结果可为苣叶鼠尾草的资源调查和相关研究提供有利依据。     

中国兜兰属宽瓣亚属植物地理分布格局及其主导气候因子

为明确兜兰属宽瓣亚属(Paphiopedilum Subgen. Brachypetalum)植物在中国的自然地理分布格局及其主导气候因子,该研究以7种宽瓣亚属植物为研究对象并利用ArcGIS技术提取其在中国194个地理分布点的气候数据, 采用描述性统计分析宽瓣亚属植物在中国分布区的气候特点, 采用逐步回归拟合各气候因子与其经纬度分布的线性关系, 最后通过冗余分析(RDA)和蒙特卡洛(Monte-Carlo)检验量化各气候因子对宽瓣亚属植物地理分布的贡献率。结果表明: (1)宽瓣亚属植物在中国主要分布于滇东南、黔西南、黔南、黔东北、滇西北、桂北与黔南交界处以及桂西北至桂西南地区。(2)该亚属植物在中国分布区的昼夜温差月均值、年平均气温变化范围、最暖季度平均气温、最冷季度平均气温4项热量因子的平均值分别为8.13、23.70、23.62和9.23 ℃, 降水量变异系数、最湿季度降水量、最干季度降水量、干旱指数4项水分因子平均值分别为75.66%、673.10 mm、73.97 mm和26.12%, 整体上具有湿热的气候特点; 各物种间, 狭域分布的物种与广布种间的气候因子存在显著差异。(3)逐步回归分析表明, 各拟合方程均达到极显著水平, 昼夜温差月均值、最暖季度平均气温、最冷季度平均气温、降水量变异系数、最干季度降水量、干旱指数是影响中国宽瓣亚属植物沿经度分布的主要因子; 最冷季度平均气温、最湿季度降水量、年平均气温变化范围、最干季度降水量、降水量变异系数是影响中国宽瓣亚属植物沿纬度分布的主要因子。(4) RDA结果显示, 气候因子在第1轴的解释率为73.32%, 在第2轴的解释率为21.29%, 累计解释率为94.61%, 各气候因子的解释率大小排序为: 昼夜温差月均值(57.8%) >最暖季度平均气温(41.5%) >年平均气温变化范围(38.3%) >最干季度降水量(23.1%) >最冷季度平均气温(16.9%) >降水量变异系数(13.7%) =最湿季度降水量(13.7%) >干旱指数(3.0%)。因此, 昼夜温差月均值、最暖季度平均气温、年平均气温变化范围3个气候因子是影响中国宽瓣亚属植物分布的主导气候因子。     

Current and future potential distributions of three Dracaena Vand. ex L. species under two contrasting climate change scenarios in Africa

Forest undergrowth plants are tightly connected with the shady and humid conditions that occur under the canopy of tropical forests. However, projected climatic changes, such as decreasing precipitation and increasing temperature, negatively affect understory environments by promoting light‐demanding and drought‐tolerant species. Therefore, we aimed to quantify the influence of climate change on the spatial distribution of three selected forest undergrowth plants, Dracaena Vand. ex L. species, D. afromontana Mildbr., D. camerooniana Baker, and D. surculosa Lindl., simultaneously creating the most comprehensive location database for these species to date. A total of 1,223 herbarium records originating from tropical Africa and derived from 93 herbarium collections worldwide have been gathered, validated, and entered into a database. Species‐specific Maxent species distribution models (SDMs) based on 11 bioclimatic variables from the WorldClim database were developed for the species. HadGEM2‐ES projections of bioclimatic variables in two contrasting representative concentration pathways (RCPs), RCP2.6 and RCP8.5, were used to quantify the changes in future potential species distribution. D. afromontana is mostly sensitive to temperature in the wettest month, and its potential geographical range is predicted to decrease (up to ?63.7% at RCP8.5). Optimum conditions for D. camerooniana are low diurnal temperature range (6–8°C) and precipitation in the wettest season exceeding 750 mm. The extent of this species will also decrease, but not as drastically as that of D. afromontana. D. surculosa prefers high precipitation in the coldest months. Its potential habitat area is predicted to increase in the future and to expand toward the east. This study developed SDMs and estimated current and future (year 2050) potential distributions of the forest undergrowth Dracaena species. D. afromontana, naturally associated with mountainous plant communities, was the most sensitive to predicted climate warming. In contrast, D. surculosa was predicted to extend its geographical range, regardless of the climate change scenario.     

Climate‐diameter growth relationships of black spruce and jack pine trees in boreal Ontario,Canada

To predict the long‐term effects of climate change – global warming and changes in precipitation – on the diameter (radial) growth of jack pine (Pinus banksiana Lamb.) and black spruce (Picea mariana [Mill.] B.S.P.) trees in boreal Ontario, we modified an existing diameter growth model to include climate variables. Diameter chronologies of 927 jack pine and 1173 black spruce trees, growing in the area from 47°N to 50°N and 80°W to 92°W, were used to develop diameter growth models in a nonlinear mixed‐effects approach. Our results showed that the variables long‐term average of mean growing season temperature, precipitation during wettest quarter, and total precipitation during growing season were significant (alpha = 0.05) in explaining variation in diameter growth of the sample trees. Model results indicated that higher temperatures during the growing season would increase the diameter growth of jack pine trees, but decrease that of black spruce trees. More precipitation during the wettest quarter would favor the diameter growth of both species. On the other hand, a wetter growing season, which may decrease radiation inputs, increase nutrient leaching, and reduce the decomposition rate, would reduce the diameter growth of both species. Moreover, our results indicated that future (2041–2070) diameter growth rate may differ from current (1971–2000) growth rates for both species, with conditions being more favorable for jack pine than black spruce trees. Expected future changes in the growth rate of boreal trees need to be considered in forest management decisions. We recommend that knowledge of climate–growth relationships, as represented by models, be combined with learning from adaptive management to reduce the risks and uncertainties associated with forest management decisions.     

人类活动对外来入侵植物黄花刺茄在新疆潜在分布的影响

明确区域尺度上外来入侵植物的潜在分布格局及入侵风险区对入侵种的预防和控制具有重要意义。以国家重点管理外来入侵物种黄花刺茄(Solanum rostratum Dunal)为研究对象,以其扩散蔓延的新疆地区为研究区域,基于生物气候、土壤、地形等60个自然环境因子和人类活动强度因子,应用MaxEnt模型和ArcGIS空间分析技术分别构建了现代气候情景及人类活动干扰下的黄花刺茄适宜生境预测模型,分析探讨了人类活动及自然环境因子对黄花刺茄空间分布的影响。结果表明:人类活动干扰下的训练集和测试集的AUC值均大于无人类活动干扰的AUC值,无人类活动干扰下黄花刺茄在新疆的总适生面积为327784.36 km~2,人类活动干扰下总适生面积为445619.96 km~2;阿勒泰地区北部、塔城中部和南部、博州中部和东部、伊犁州中部、克州西部、五家渠市、阜康市、玛纳斯县、呼图壁县为高危入侵风险区;影响黄花刺茄潜在分布的主导变量为年降雨量、人类活动强度、海拔、下层土沙含量、降雨量的季节性变化和年平均温,黄花刺茄在新疆的扩散与人类活动强度呈正相关;黄花刺茄在新疆的分布未达到饱和且处于逐步扩散态势,呈现以昌吉州和乌鲁木齐市为中心,向天山以北和新疆以西的区域辐射状扩散。     

Chromosome banding and essential oils composition of Brazilian accessions of <Emphasis Type="Italic">Lippia alba</Emphasis> (Verbenaceae)

The essential oil components and a karyotypic analysis of five Lippia alba (Verbenaceae) accessions from Brazil were performed with the objective of investigating the variation among different populations. The chemistry analysis allowed the grouping of the accessions in two main chemotypes: neral chemotype (LaCat, LaJF and LaRJ) and linalool chemotype (LaGua and LaVC). However, large karyotypic differences, verified by different chromosome banding techniques, were not detected. The results presented the same chromosome number for all accessions (2n = 30) with 10 metacentric chromosomes and 5 submetacentric. The chromosome banding showed great blocks of constitutive heterochromatin (C-bands) around the centromeric region, which was rich in AT bases (DAPI₊), while the CMA bands were observed only in terminal regions of six chromosomes. Through Ag-NOR techniques, only two active pairs of NORs were detected on the three pairs of secondary constrictions (the NOR activity is discussed). This work relates the pattern of heterochromatin for Lippia alba for the first time.     

全球气候变化下贵州省青冈林的潜在生境动态

为了解贵州省青冈林在全球气候变化下的潜在分布特征,基于现状分布数据,结合当前气候数据和未来气候变化情景(RCP8.5情景,2070-2099年)构建Maxent潜在分布模型,预测贵州省青冈林的潜在分布变化。结果表明,最冷季均温(bio11)、最冷月最低温度(bio6)和年均降水量(bio12)为控制贵州省青冈林潜在生境的主导气候因子;RCP8.5情景下贵州省青冈林的潜在分布面积相较当前气候条件增加,中度适宜生境增加19 419 km2,高度适宜生境增加9 944 km2;中度适宜生境平均海拔较当前气候条件上升126 m,高度适宜生境平均上升85 m。总的来说,贵州省青冈林对全球气候变化的响应不十分敏感。