放牧是导致草地生态系统发生变化的重要驱动因素,然而在不同放牧强度下草地植物群落与功能群对土壤因子的响应是否一致目前仍不明确.该研究以天山北坡中段草地为研究对象,基于野外植物群落调查和室内土壤分析,分析放牧对植物群落与功能群的影响,以此为基础进一步揭示在放牧干扰下植物群落和功能群对土壤因子响应的差异.结果表明,轻度放牧和未放牧草地的主要优势功能群为多年生禾草和莎草,重度放牧样地中的主要优势功能群为毒害草,优势种为醉马草(Achnatherum inebrians).相较于重度放牧,轻度放牧显著提高多年生禾草、豆科植物、莎草和杂类草功能群的地上生物量,显著降低了毒害草地上生物量.轻度放牧的物种多样性指数显著高于重度放牧;而在功能群多样性中,轻度放牧的Shannon-Wiener指数、Margalef指数和Pielou指数显著高于重度放牧,Simpson指数在不同放牧强度间无显著差异.冗余分析、Mantel检验以及结构方程模型的结果显示,植物群落特征、功能群和群落多样性与土壤有机碳含量、速效氮含量、速效钾含量、全磷含量、全钾含量、土壤密度和土壤含水量均存在显著相关关系;放牧直接对草地植物高度、盖度、密度、地上生物量、植物群落和功能群多样性产生显著的负向影响,也可通过提高土壤密度和降低土壤养分含量从而对群落高度、盖度、密度、地上生物量、植物群落和功能群多样性产生间接的负向影响.综上,在放牧干扰下,土壤因子对维持天山北坡中段草地植物群落的稳定生长起到至关重要的作用,该结果为新疆草地植物资源的合理利用提供科学依据.

该研究通过测定不同光周期(8、12、14和16 h·d-1)和光照强度(1500、2500和3500 lux)处理下醉马草内生真菌共生体幼苗的形态指标以及叶绿素、可溶性糖、麦角酰胺和麦角新碱的含量,以明确醉马草内生真菌共生体幼苗生长和生物碱积累的最适光照条件,为醉马草内生真菌共生体的应用提供理论依据.结果发现:(1)醉马草内生真菌共生体幼苗株高、叶绿素和可溶性糖含量随着光照时间的延长而增加,并在光周期为16 h·d-1时显著(P<0.05)高于其他处理;根长、单株分蘖数和单株生物量均先升高后降低,且均在14 h·d-1处理下达到最大值.(2)随着光照强度的增加,醉马草内生真菌共生体幼苗4个形态指标以及叶绿素和可溶性糖含量均呈增加的趋势,并在光照强度为3500 lux时均达到最大值.(3)随着处理时间的延长,醉马草内生真菌共生体幼苗麦角酰胺和麦角新碱的含量在不同光周期处理下均呈上升的趋势,并在光周期为12 h·d-1和光照强度为2500 lux处理下麦角酰胺和麦角新碱的含量均显著高于其他处理(P<0.05),且在处理第15天时达到最大值.研究表明,适宜的光照环境能显著促进醉马草内生真菌共生体幼苗生长和生物碱的积累,并以12 h·d-1光周期和2500 lux光照处理下最有利于麦角酰胺和的麦角新碱积累.

有关醉马草(Achnatherum inebrians)内生真菌(Epichlo(e) gansuensis,E inebrians)共生体的研究,代表了我国禾草内生真菌研究领域的重要方向,使中国的醉马草-内生真菌与美国的苇状羊茅(Festuca arundinacea)-内生真菌(E.coenophiana)和新西兰的多年生黑麦草(Lolium perenne)-内生真菌(E.festucae var.lolii)成为禾草内生真菌国际三大研究分支.该文综述了近30年来对醉马草内生真菌共生体的系统研究,包括:内生真菌的分布、带菌率、检测方法、多样性,内生真菌提高宿主的抗旱、耐寒、耐盐碱、耐重金属、抗虫、抗病等抗逆性及其机理,共生体产生的生物碱等次生代谢物,对草食动物的毒性,及其在草地生态系统中的作用等.研究者实验证实了醉马草本身无毒,只有当内生真菌与醉马草共生并产生麦角新碱和麦角酰胺等麦角类生物碱后才能导致采食醉马草家畜中毒.文章展望了醉马草内生真菌基因组学和功能分析,利用杀菌剂杀死内生真菌进行醉马草脱毒,利用无毒内生真菌菌株进行饲用醉马草新品种选育,利用有毒醉马草内生真菌共生体进行抗虫防鸟的机场绿化新品种选育及生物源农药与医药开发等.

针对4种著名的草原毒杂草:醉马草,黄花棘豆,狼毒和露蕊乌头,应用生态位模型分别研究其在甘肃的潜在扩散区域.首先,通过最近邻体距离法和相关性分析分别选取样本数据和环境变量,接着应用最大熵方法(Maxent)建立生态位模型,预测了4种毒杂草的潜在分布区.最后通过Matlab和ENMTools计算了地理分布重心、平均海拔、等级分布区比例、生态位宽度、生态位重合度和地理分布重合度.研究结果表明:4种毒杂草中醉马草和狼毒的环境适应能力较强,但醉马草的分布范围更为广泛,从祁连山脉一直延伸到甘南草原,扩散重心基本在祁连山西侧,而狼毒分布范围主要在甘肃南部,地理分布重心大致位于兰州地区.黄花棘豆的分布范围主要集中在祁连山脉,而露蕊乌头更偏向甘南草原地区.

以肃南裕固族自治县鹿场冬季牧场为研究对象,采用偏离系数及t检验方法结合Ripley's K函数及蒙特卡罗随机模拟对紫花针茅种群与醉马草种群进行格局分析,进一步采用计盒维数与信息维数对紫花针茅种群与醉马草种群进行分形分析,揭示在放牧系统中优势植物的种群变化.格局分析结果表明:牧场植物的种群格局出现5种变化规律.紫花针茅种群的偏离系数在放牧率3.64 AUM/hm2时#,出现最小值.醉马草种群的偏离系数在放牧率4.16AUM/hm2时,出现最大值.在0-1 m的研究尺度内,紫花针茅种群与醉马革种群的Ripley's K函数结果均在蒙特卡洛随机模拟区间内,呈随机分布格局.分形分析结果表明:伴随放牧率增大,紫花针茅种群的计盒维数区间为[1.596,1.962],醉马草种群的计盒维数区间为[1.831,1.945];紫花针茅种群的信息维数区间为[1.590,1.899],醉马草种群的信息维数区间为[1.633,1.913].在放牧率4.34 AUM/hm2时,紫花针茅种群与醉马草种群空间占据差值达到最大,信息维数相对较低,种群分布相对均匀,格局变化相对缓慢,经济效益与生态效益相平衡,最适合管理牧场.

降水格局的变化会影响到植物种子萌发出苗过程及幼苗的更新.本研究以呈扩张趋势的草原毒害草醉马草(Achnatherum inebrians)种子为材料,利用环境控制培养箱进行降水量(W-60％,W-30％,W,W+30％,W+60％)和降水间隔(T5,T10)的双因素控制实验,探讨醉马草种子萌发和幼苗生长对降水格局变化的响应规律,以期为探索醉马草的发生规律及预测其潜在分布范围提供科学依据.结果 表明:(1)在相同降水间隔条件下,醉马草的出苗速度和出苗率随着总降水量的增加而提高;延长降水间隔促进W和W+30％条件下醉马草出苗,加快出苗进程.(2)无论降水间隔是否变化,总降水量增加60％(W+60％)使出苗势和出苗指数显著提高(P＜0.05);在W和W+30％条件下,延长降水间隔使出苗率、出苗势和出苗指数显著提高(P＜0.05).(3)无论降水间隔是否变化,总降水量减少30％(W-30％)显著抑制幼根和幼苗的生长,总降水量增加60％(W+60％)显著促进幼苗的生长(P＜0.05);但总降水量增加30％(W+30％)和60％(W+60％)均显著降低根苗比(P＜0.05).降水量增加或减少不同程度地影响醉马草的出苗和生长,但在一定降水范围内,延长降水间隔则促进醉马草的出苗和幼苗生长.

目的 利用石墨烯纳米酶优良的类过氧化物酶活性,构建药物抗氧化活性测定新方法;并实际用于民族药醉马草抗氧化活性的测定.方法 在优化H2O2浓度和反应时间的基础上,对18批醉马草样品进行抗氧化活性测定.同时采用1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)法作为方法对照.使用Bland-Altman、Passing-Bablok回归法,对2种方法测定结果进行比较.结果 利用纳米酶法,测得18个批次醉马草的抑制率在37.28％～71.58％,平均值为50.87％,中位数为47.09％;利用DPPH法,测得的自由基清除率在36.06％～83.11％,平均值为54.89％,中位数为50.83％.统计结果显示,纳米酶法和DPPH法的测定值相近;2种方法之间存在线性关系,且可以通过Passing-Bablok回归法实现不同方法的相互转化.结论 成功将石墨烯纳米酶应用到抗氧化活性检测,避免了试剂光敏感问题,缩短了反应时间,减少了药材用量,且结果与经典DPPH法一致.同时也显示了醉马草具有抗氧化活性,为进一步探究其生物活性奠定了基础.

为探讨醉马草水浸液对豌豆蚜触杀活性及种群增长的影响,采用带虫浸叶法比较不同生育期醉马草带菌(E+)和不带菌(E-)水浸液对豌豆蚜触杀活性及种群生命表,测定了豌豆蚜的死亡率及触杀后对其生殖期,平均繁殖力,繁殖率及生命表参数的影响.结果表明,不同生育期醉马草带菌(E+)水浸液触杀豌豆蚜后对其各项指标均有显著影响.在苗期时,E+水浸液触杀豌豆蚜后校正死亡率最高,繁殖力最低,内禀增长率(rm =0.145 d-1)和净生殖率(Ro =4.802头)均为最小值.在成熟期时,E+水浸液触杀豌豆蚜24 h、48 h和72 h后校正死亡率分别为26.15％,19.01％,9.07％;繁殖期(3.87 d),平均繁殖力(8.80头),繁殖率(1.40％),内禀增长率(rm =0.208 d-1)和净生殖率(R0=8.820头).在枯黄期时,E+水浸液触杀豌豆蚜后校正死亡率最低,繁殖力最强,内禀增长率(rm=0.247d-1)和净生殖率(R0 = 13.647头)均为最大值.不同生育期醉马草E-水浸液触杀豌豆蚜后对其种群繁殖无显著影响,与对照差异不显著(P＞0.05).综上,苗期醉马草E+水浸液对豌豆蚜有较好的触杀效果,校正死亡率高,且触杀后当代繁殖力减弱,种群扩建时间延长,不利于其种群繁殖和增长;故苗期醉马草E+水浸液具有很好的杀虫潜力,所采用水浸液方法制备简单,成本低,可为新型植物源农药研发提供重要理论依据.

目的 研究禾本科芨芨草属植物醉马草Achnatheruminebrians中的化学成分.方法 综合运用HP-20大孔树脂、ODS中压色谱、Sephadex LH-20凝胶柱色谱以及制备型高效液相色谱等方法进行系统的分离纯化,根据化合物的理化性质及其波谱数据,并通过对比文献报道的波谱数据,鉴定化合物的化学结构.结果 从醉马草乙醇提取物中分离得到15黄酮类化合物,分别鉴定为异红草素(1)、金丝桃苷(2)、槲皮素-3-O-β-D-吡喃葡萄糖基-(3'-→O-3"')-槲皮素-3"-O-β-D-吡喃半乳糖苷(3)、3'-甲氧基槲皮素-3-O-α-L-吡喃鼠李糖基-(1→6)-β-D-吡喃葡萄糖苷(4)、异鼠李素-3-O-α-L-吡喃鼠李糖基-(1→2)-β-D-吡喃葡萄糖苷(5)、槲皮素-3-O-α-L-吡喃鼠李糖基-(1→2)-β-D-吡喃葡萄糖苷(6)、槲皮素-3-O-β-D-吡喃葡萄糖基-7-O-α-L-吡喃鼠李糖苷(7)、山柰酚-3-O-α-L-吡喃鼠李糖基-(1→2)-β-D-吡喃葡萄糖苷(8)、山柰酚-3-O-α-L-吡喃鼠李糖基-(1→4)-β-D-吡喃葡萄糖苷(9)、8-甲氧基槲皮素-3-O-β-吡喃葡萄糖苷(10)、槲皮素-3-O-α-L-吡喃鼠李糖基-(1→2)-β-D-吡喃半乳糖基-7-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(11)、5,7,3'-三羟基-8,4',5'-三甲氧基黄酮(12)、木犀草素-7-O-葡萄糖醛酸苷-6"-甲酯(13)、木犀草素-7-O-葡萄糖醛酸苷(14)和金圣草黄素(15).结论 所有化合物均为首次从醉马草中分离得到.

为快速、准确、无破坏地测定草原地上生物量,在祁连山高寒典型草原植物生长旺季,观测了冬季和春秋季放牧地60个样方内各物种的株高、盖度等生长指标.以冬季牧地紫花针茅(Stipa purpurea)、醉马草(Achnatherum inebrians)、赖草(Leymus secalinus)、扁穗冰草(Agropyron cristatum)、二裂委陵菜(Potentilla bifurca)、银灰旋花(Convolvulus ammannii)6个主要物种的株高、盖度、株高和盖度的乘积为自变量,分别预测同物种、其他物种和群落地上生物量.用春秋季牧场的数据验证模型的精确性和稳定性.结果 表明:主要物种的生长指标可预测其自身、其他物种和群落地上生物量.对自身种群,株高和盖度乘积的复合因子预测效果最好;4种禾草对其他物种、二裂委陵菜对菊科植物种群,株高、盖度单因子预测效果优于复合因子;6个主要物种单独或2-6个种结合均可预测群落地上生物量,但是以6个物种株高和盖度的乘积同时预测时决定系数最大,可解释群落地上生物量89.5％的变异,为高寒典型草原群落地上生物量最优预测模型.