冷蒿挥发性有机化合物主要成分分析及其地上部分结构研究

冷蒿(Artemisia frigida)挥发性有机化合物(volatile organic compounds, VOCs)具有特殊气味, 在植物受损伤时, 此气味会更加浓烈。该文通过对未损伤与损伤冷蒿VOCs成分分析、地上部分结构观察, 初步揭示了冷蒿VOCs释放与结构之间的关系。结果表明, 未损伤冷蒿VOCs主要含有22种化合物, 其主要成分是莰烯(14.27%)、(E)-乙酸-3-己烯酯(10.85%)、对-伞花烃(9.05%)、桉树脑(39.80%)、α-萜品醇(10.04%)、β-萜品醇(2.48%)、樟脑(5.66%)和(R)-(-)-对薄荷-1-烯-4-醇(3.84%)。损伤较未损伤冷蒿VOCs增加了12种物质, 其中相对含量大于1%的化合物分别为顺-3-己烯醛(1.15%)、2-己烯醛(1.34%)、顺-牻牛儿醇(2.66%)、冰片(4.47%)、(1R,4R)(+)-对-薄荷-2,8-二烯(9.15%)、乙酸冰片酯(1.37%)和4(14), 11-桉叶双烯(1.30%)。冷蒿叶片中栅栏组织发达, 叶柄内具有2-3处栅栏组织, 并且栅栏组织中都具有发达的气室, 同时气室与气孔相连。因此, 损伤较未损伤冷蒿VOCs种类和浓度增多的原因可能为: 冷蒿VOCs合成后大量储存于气室中, 当叶片损伤时, VOCs大量释放出来, 同时合成释放一些新的VOCs, 致使损伤冷蒿VOCs种类和浓度增加。     

内蒙古科尔沁沙地两种沙生植物冷蒿和差不嘎蒿竞争策略的生理生态学依据

研究了中国内蒙古科尔沁沙地两种优势灌木冷蒿(Artemisiafrigida Willd)和差不嘎蒿(Artemisia halodendronTurcz.ex Bess)在不同土壤水分状况条件下的气体交换、水分关系和叶片的化学特性.测定设置了5个土壤水分梯度:土壤最大含水量(体积含水量,30%)、田间持水量(对照,20%)、轻度水分胁迫(10%)、极端干旱(＜4%)和旱后复水(20%).冷蒿的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(TR)和水势(ψw低于差不嘎蒿,相对水分亏缺(RWD)、束缚水含量(BWC)、束缚水与自由水的比值(BWC/FWC)和综合抗旱性指数(DI)高于差不嘎蒿.两种灌木对不同土壤含水量的响应不同,随着土壤含水量的逐渐下降,差不嘎蒿的ψw、BWC和BWC/FWC出现大幅度的波动,波动幅度远远的大于冷蒿,冷蒿则显示了一个较差不嘎蒿高的持水能力和抗旱能力.冷蒿和差不嘎蒿的脯氨酸和总可溶性糖含量随土壤含水量的降低均呈增加的趋势,冷蒿增加的幅度大于差不嘎蒿,说明冷蒿的渗透调节能力在干旱过程中有较大提高.在长期极端干旱条件下,两种灌木的ψw,RWD,BWC和BWC/FWC的终极值相近;有机物、脯氨酸和总可溶性糖含量大量累积;冷蒿的脯氨酸和总可溶性糖含量增加的幅度和可溶性蛋白质降解的幅度远远超过差不嘎蒿;我们认为此时累积的物质主要作为营养物质,以供植物的旱后恢复,此时冷蒿的恢复能力超过差不嘎蒿,这是极端干旱条件下差不嘎蒿死亡而冷蒿存活的主要原因之一.我们的研究结果显示,相对于差不嘎蒿而言,冷蒿在水分胁迫条件下的生理生态学特性更有利于其在固定沙地的生长,差不嘎蒿则由于对水资源微弱的竞争丧失了生存优势,是引起科尔沁沙地植被演替过程中冷蒿替代差不嘎蒿的主要原因.     

刈割强度对冷蒿可溶性碳水化合物的影响

通过对播种、移植于大小不同花盆的1年龄和多年龄冷蒿进行刈割实验。探讨冷蒿在不同刈割强度下可溶性碳水化合物含量和库的变化。结果表明。在不同的刈割强度下。冷蒿可溶性碳水化合物含量表现为：刈割1／4和刈割2／4比不进行刈割和刈割3／4高。可溶性碳水化合物库表现为：刈割1／4＞对照＞刈割2/4＞刈割3／4;刈割后在不同的资源与空间。冷蒿体内可溶性碳水化合物含量和可溶性碳水化合物库均表现为：大盆＞小盆＞移栽盆;在不同的刈割强度下生物量发生明显的变化,刈割1／4冷蒿生物量比对照增加,出现超补偿生长。别割3／4生物量降低。出现欠补偿生长。说明适度的干扰有利于冷蒿碳水化合物、生物量的积累;可利用资源、空间越多。可溶性碳水化合物含量越高。可溶性碳水化合物库的变化趋势与再生生长的趋势一致。说明可溶性碳水化合物库可以表征再生生长能力。     

科尔沁草原主要牧草冷蒿和差不嘎蒿的生理生态学特性与竞争机制

一日内冷蒿和差不嘎蒿的光合速率（Pn）、蒸腾速率（E）和水分利用效率（WUE）在早或晚出现了最高值,而其余时间则变化低缓,原因归结于沙地环境因子和植物内部因子的共同作用。冷蒿的Pn和WUE日均值高于差不嘎蒿,E的日均值却低于差不嘎蒿,说明冷蒿在干旱环境下具有较高的物质生产量和节约用水的能力。自然状态下冷蒿各生长季的水势（ψω）和充分膨胀时的渗透势（ψπ^100）远低于差不嘎蒿,水分相对亏缺（RWD）、束缚水含量（BWC)、缚水与自由水的比值（BWC／FWC）元高于差不嘎蒿,表明其具有更强的抗旱性;干旱和旱后复水条件下差不嘎蒿的RWD、BWC和BEW／FWC产生大幅度波动;长期极端干旱条件下两才RWD、EWC和ψω终极植相近;长期淹水对冷蒿生理过程的影响更大些。干旱使两种牧草蛋白质发生分解,脯氨酸和可溶性糖大量累,其中冷蒿的累积量远远超过差不嘎蒿,这种累积特征可能正是两种牧草竞争机制的本质所在。     

不同放牧强度下冷蒿(Artemisia frigida )、星毛委陵菜(Potentilla acaulis)的形态可塑

 研究了不同放牧强度下（不放牧、轻牧(1.33只羊/hm2)、中牧(4.00只羊/hm2)、重牧(6.67只羊/hm2)）冷蒿 (Artemisia frigida)、星毛委陵菜 (Potentilla acaulis)的克隆形态（间隔子长度、分枝强度）可塑性以及生物量分配格局。两种植物的间隔子长度、分枝强度沿放牧梯度具有显著的可塑性反应。冷蒿间隔子长度：不放牧>轻牧>重牧>中牧;分枝强度：重牧>中牧>轻牧>不放牧。星毛委陵菜间隔子长度:轻牧>不放牧>中牧>重牧;分枝强度:重牧>中牧>轻牧>不放牧。冷蒿种群     

损伤冷蒿挥发性有机化合物(VOCs)成分分析及其对牧草根系生长发育的影响

采用GC-MS测定损伤冷蒿VOCs的主要成分,并通过生物测定的方法研究损伤冷蒿VOCs对牧草幼苗根系生长发育的影响。结果表明:损伤冷蒿释放30种VOCs,包含萜烯类、醇类、酯类、醛类和酮类等5类化合物,其中相对含量高于1%的化合物共占VOCs总量的97.37%,桉树脑含量最高(22.43%)。损伤冷蒿释放的VOCs极显著(P0.01)的抑制草木樨、苏丹草、披碱草和冰草幼根的伸长,以及苏丹草侧根与冰草须根的发育,抑制率分别为51.55%、55.34%、37.57%、48.68%、93.04%和25.00%;同时也极显著抑制4种牧草幼根生物量的积累(P0.01)。损伤冷蒿VOCs影响牧草根部中柱组织结构的分化,使草木樨中柱内木质部、韧皮部与形成层不能正常分化;苏丹草、披碱草和冰草的凯氏带发育不完整。由此可见,损伤冷蒿VOCs对牧草根系生长发育具有明显的抑制作用。     

土木香和冷蒿中倍半萜内酯化合物抑制人乳腺癌细胞增殖活性及构-效关系研究

利用四唑盐(MTT)比色法检测菊科植物土木香和冷蒿中分离纯化的八种倍半萜内酯化合物对人乳腺癌细胞增殖活性的影响,探讨了倍半萜内酯化合物体外抑制人肿瘤细胞增殖作用以及化合物结构与活性之间的构-效关系.实验结果显示异土木香内酯和去氢-β-姜黄烯对人乳腺癌细胞的增殖均有明显的抑制作用,其他试验用倍半萜内酯即使在100 μmol/L的高浓度下,对人乳腺癌肿瘤细胞的增殖不显示抑制活性,倍半萜内酯化合物抑制人肿瘤细胞增殖活性与其直型和角型结构无关,不饱和内酯是抑制肿瘤细胞增殖活性的必需基团.     

冷蒿种群在放牧干扰下遗传多样性的变化

通过随机扩增多态性 DNA(RAPD)方法检测了放牧干扰下冷蒿种群遗传多样性的变化。 17条 (组 )引物进行 RAPD分析 ,扩增共产生 2 5 4条带 ,其中 2 4 0条为多态性带 ,多态位点百分率达 94 .4 9%。随着放牧强度的增加 ,冷蒿种群多态位点百分数 ,Nei遗传多样性指数、Shannon信息指数均下降 ,种群内个体平均遗传一致度增加。放牧梯度上 4个冷蒿种群 H t=0 .2 116 ,Hs=0 .170 0 ,Dst=0 .0 4 16 ,种群间基因分化系数 Gst=0 .196 5 ,基因流 N*m=2 .0 4 5 1;同时随着放牧强度的增加 ,种群间的 Dst、Gst增加 ,N*m 降低。说明放牧限制了种群间的基因交流 ,使种群发生遗传分化。放牧梯度上的 4个冷蒿种群的遗传距离很小 ,但是随着放牧强度的增加 ,遗传距离在缓慢的增加 ,种群间的遗传一致度降低。根据遗传距离所构建的 U PGMA聚类图中冷蒿 4个种群随着牧压的增加 ,逐级聚在一起。这表明冷蒿种群的遗传分化与放牧强度的关系     

不同放牧强度下冷蒿种群小尺度空间格局

时间、空间格局的发展和维持及其对种群和生态系统的影响一直是生态学研究的中心议题 ,这些问题的核心是观察的尺度怎样影响格局的描述。冷蒿 (Artemisia frigida)种群伴随着典型草原退化演替的各个阶段 ,对其所在群落的结构和功能具有重要的影响。应用 Ripley's K函数以及蒙特卡罗 (Monte Carlo)随机模拟方法 ,定量分析了 4种放牧强度下冷蒿种群在 0～10 0 cm尺度上的空间格局及其随尺度的变化规律 ;研究了放牧对冷蒿种群空间格局的影响以及冷蒿在放牧胁迫下的生态适应对策。并以放牧条件下冷蒿的生活史特征、生态适应对策以及群落内植物种间的相互作用为基础 ,探讨产生和维持这些格局的机理。研究结果表明 :1放牧对冷蒿种群空间格局有显著影响。同一放牧强度下冷蒿种群在不同尺度 (0～ 10 0 cm)上的空间格局存在显著差异 ;2在 0～ 10 0 cm尺度上 ,无牧、轻牧条件下冷蒿种群的空间格局为聚集分布 ;中牧条件下在 0～ 6 0 cm尺度上冷蒿种群的空间格局为聚集分布 ,而在 6 0～ 10 0 cm尺度上为均匀分布 ;重牧条件下在 0～ 72 cm尺度上冷蒿种群的空间格局为聚集分布 ,而在 72～ 10 0 cm尺度上为均匀分布 ,这与其自身的生物学特性和种群对放牧压力的生态适应对策密切相关 ;3放牧活动的加剧改变了群落中的各种     

Responses of phenolic acid and defensive enzyme activities to mechanical damage in Artemisia frigida

Aims The study aims at understanding the effects of feed intake and trample damage on the phenolic acid formation and antioxidant enzyme activities in Artemisia frigida, and elucidating the adaptive mechanisms in A. frigida to grazing in secondary metabolites and their related enzyme activities.
Methods We analyzed the phenolic acid content and the activities of polyphenol oxidase (PPO), phenylalanine ammonia-lyase (PAL) and protective enzymes in leaves and roots in A. frigida under three levels (light, moderate, and heavy) of manipulative grazing condition. The measurements of the 9 phenolic acid contents started after 6 h of the mechanical damage of the plants by using the high performance liquid chromatography (HPLC), and the enzyme activities in leaves and roots were measured by a spectrophotometry method.
Important findings The light damage treatment induced productions of PPO, PAL and significantly (p < 0.05) increased antioxidant enzyme activities in the leaves and roots of A. frigida. The contents of PPO, PAL and antioxidant enzymes increased with increasing intensity of mechanical damage. Compared to the control, the content of free caffeic, syringic, ferulic and cinnamic acid in the leaves A. frigida were significantly elevated (p < 0.05) by 150.4%, 93.5%, 154.4% and 121.7%, respectively. They were significantly (p < 0.05) positively correlated with PAL activity in the moderate damage treatment. The content of free chlorogenic acid and catechol decreased by 91.1%, and 69.3%, respectively, compared with the control they had a negative correlation with PPO activity in the heavy damage treatment. The contents of gallic and protocatechuic acids increased (p < 0.05) by 280.6% and 215.7%, respectively, in the heavy damage treatment. With increasing intensity of mechanical damage, the content of 9 free phenolic acids significantly increased in roots but the increasing range was less than the one in leaves. Mechanical damage induced an increasing trend in the total amount of free and bounded phenolic acids in the leaves but a decreasing trend in the total amount of bounded phenolic acids in the roots of A. frigida. The results indicated that mechanical damage could firstly induce an increase of antioxidant enzymes and key enzymes in phenolic metabolism in A. frigida, leading to the accumulation of antioxidant substances of phenolic acids, further regulate the biosynthesis of lignins, quinones and tannins, and then enhance the resistance to mechanical damage and improved the tolerance of A. frigida to grazing.