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植物小論文:植物細胞凋亡探析論文
論文關鍵詞:植物;細胞凋亡;
論文摘要:細胞凋亡又叫細胞程序性死亡,是植物正常發育中必不可少的一部分,目前已成為植物細胞生物學研究的一個熱點。本文對植物凋亡的一般特征、植物營養和生殖生長中的細胞凋亡以及植物-病原物互作中的細胞凋亡進行了綜合評述,并對植物細胞凋亡研究的現實意義進行了探討。
細胞凋亡是多細胞生物體在生理或病理條件下部分細胞所采取的一種由內在基因編程調節,通過主動的生化過程而自殺死亡的方式[1]。由于細胞凋亡受到嚴格的由遺傳機制決定的程序性調控,所以常常又稱為細胞編程性死亡。細胞凋亡的現象最早是Kree在1965年觀察到的,經過進一步深入研究之后,他于1972年將其重新命名為細胞凋亡。之后近20年,細胞凋亡的研究主要集中在動物,人們越來越認識到細胞調亡在動物生長發育中、尤其在維持動物體內細胞和組織平衡、特化、形態建成和防病、抗病過程中的重要作用。同動物一樣,在植物生長發育中也存在著細胞凋亡現象。但由于植物生長發育和細胞結構的特殊性,有關植物細胞凋亡的研究起步較晚。近年來,隨著植物細胞凋亡的研究進展,人們逐漸認識到細胞凋亡是高等植物生長發育的必要組成部分,同時也是植物體度過不良環境的重要手段。目前,植物細胞凋亡的研究已成為近年來植物細胞生物學的新興研究領域和熱點之一。本文就植物細胞凋亡的一般特征、檢測方法、在植物中的存在及意義作一綜合闡述。
1植物細胞凋亡的一般特征
經歷細胞凋亡過程的細胞呈現一些典型的形態學變化,光學顯微鏡或電子顯微鏡觀察可見:細胞體積縮小,染色質凝集、斷裂、趨邊化,細胞器解體、消失,細胞膜發泡形成凋亡小體(其中包含有凝集的細胞核斷片和細胞器)[3.4]。隨著研究的深入,分子生物學證據也逐步被闡明:細胞染色質DNA在核小體連接部位斷裂,其片段大小為200bp的倍數,經瓊脂糖凝膠電泳可見到特征性的DNA梯度(DNAladder),此特征還可以通過超速離心、末端標記電泳以及原位缺口翻譯技術等進行定性、定量測定。細胞形態學和分子生物學的變化是細胞凋亡的重要診斷依據。
2細胞凋亡的檢測方法
2.1細胞形態學觀察法
蘇木素-伊紅(HE)染色法:石蠟切片的HE染色是組織形態學檢測的常規方法,光學顯微鏡下細胞核呈藍黑色,胞漿呈淡紅色。凋亡細胞在組織中單個散在分布,表現在核染色質致密濃縮,核碎裂等。
(1)電子顯微鏡。電鏡觀察,凋亡細胞染色質固縮,常聚集于核膜上呈境界分明的塊狀或新月形小體,初期細胞可見完整的細胞器,細胞膜完整,凋亡小體形成。目前一致認為,電鏡下獲得凋亡細胞特征性的形態學改變是判斷細胞凋亡的最依據。
(2)熒光顯微鏡。對體外培養的活細胞經熒光色素處理,可在熒光顯微鏡下觀察細胞形態改變。常用熒光色素有吖啶橙、Hoechst33258或Hoechst33342、碘化丙啶(PI)、溴乙錠(EB)。前兩種可分別進入活細胞和死細胞,而后兩種熒光素僅能進入死細胞。不同的熒光素使核著染不同顏色的熒光,正常細胞呈均勻熒光染色,而凋亡細胞呈致密濃染的顆粒狀或塊狀熒光。
2.2反映凋亡細胞膜改變的方法:染料排斥法。
除了電鏡能反映細胞膜完整性外,還可用染料排斥法,如臺盼藍、PI等。壞死細胞膜破損,被染料著染。而凋亡細胞細胞膜完整,不被著染。但在體外培養的細胞最終也會發生繼發性壞死。因此,此法不能單獨用來判斷凋亡細胞。另一種方法是判斷胞質膜的不對稱性。在正常細胞膜上,磷脂酰絲氨酸基團(PS)位于胞內側,而在細胞凋亡早期膜上此基團則轉向胞外側,以利于被吞噬。因此,磷脂酰絲氨酸基團位置的改變,可作為凋亡細胞的一個標志。
2.3反映脫氧核糖核酸有規律斷裂的方法
細胞凋亡過程中,DNA有規律地斷裂可以通過下述幾種方法檢測出來。
(1)瓊脂糖凝膠電泳法。細胞懸液經裂解消化按常規法提取DNA后,于含EB的瓊脂糖凝膠中進行電泳,正常細胞DNA呈單一條帶。細胞凋亡時呈典型的梯狀條帶,系180~200bp左右的及多聚核小體的梯狀DNA條帶。壞死時則呈現模糊的彌散狀條帶。DNA電泳法是判斷細胞凋亡的經典方法.PEG6000誘導的小麥葉片[7]、羥自由基誘導的煙草細胞[8]、細胞色素c誘導的胡蘿卜和煙草原生質體[9]和乙烯誘導的胡蘿卜原生質體[10]發生PCD時均檢測到DNA梯狀條帶。
(2)流式細胞儀檢測法。細胞發生凋亡時,其細胞膜的通透性增加,但其程度介于正常細胞和壞死細胞之間,利用這一特點,被檢測細胞懸液用螢光素染色利用流式細胞儀測量細胞懸液中細胞螢光強度來區分正常細胞、壞死細胞和凋亡細胞。
(3)原位末端標記法(InSituEnd2Labeling,ISEL)。通過DNA多聚酶I把已標記的核苷酸結合到DNA的單鏈斷裂處,以尋找有無Ap發生。標記的方法有同位素標記、熒光素標記、地高辛或生物素標記等。
(4)原位切口平移法(InSituNickTranslation,IS2NT)。利用DNA多聚酶將核苷酸整合到Ap細胞內斷裂的DNA3′羥基末端,同時水解5′末端,以修復DNA。若用已標記的核苷酸,即可顯示出有斷裂DNA的細胞。該法同樣也可用于細胞懸液中Ap的觀察。
(5)末端轉移酶介導的缺口末端標記法(TdT2me2diatedX2dUTPnickendlabeling,TUNEL)。末端轉移酶(TdT)介導的X2dUTP缺口標記法是目標原位檢測Ap最為敏感、快速、特異的方法,其具有廣泛的應用前景。末端轉移酶(TdT)可催化在DN段的3′羥基末端合成多核苷酸聚合物的反應,即DN段加尾。利用末端轉移酶(TdT)將標記的脫氧核苷酸轉移到DNA缺口或3′羥基末端上,通常所用的核苷酸為dUTP,標記物為地戈辛、生物素、熒光素等。
(6)ELISA法。對Ap細胞內DN段的檢測還可用ELISA法。懸浮細胞經裂解,高速離心去除核的成分后,取上清加入已包被有抗組蛋白抗體的反應板,反應后再加酶標抗DNA抗體,若上清中含斷裂的DN段,則可通過此雙抗體夾心法得以檢出[11]。
3植物發育過程中的細胞凋亡
萌發的種子中的糊粉層、維管束的木質部、生殖器官的組織(如花藥和子房)及根冠等組織中均有細胞凋亡的發生[12]。雖然在細胞水平上,與細胞凋亡相關聯的水解酶的激活、一些蛋白的失活以及核DNA的斷裂都可以經常觀察到,但是這些現象的發生機制到近來才有所了解。
3.1導管的形成
導管是由排列有序的死亡的導管分子(trachearyelements,TEs)構成。王雅清和崔克明[13]對杜仲木質部導管分化的研究證明,其分化過程也發生了細胞凋亡。所有這些研究都表明木質部導管分化與細胞凋亡有密切關系。玉米生長過程中在一定條件下根部皮層細胞崩潰死亡形成通氣組織,而通氣組織與植物的同化、呼吸、蒸騰作用都有密切關系[14].
3.2單性花的形成
許多單性花植物在花原基分化時存在雌蕊和雄蕊原基細胞,在后期發育的特定階段雌蕊或雄蕊原基細胞出現細胞凋亡,從而最終形成單性花。
3.3大、小孢子的形成和發育
大多數種子植物中,大孢子母細胞減數分裂形成4個大孢子。僅有1個能發育成雌配子體,其余的3個大孢子退化。例如,蕨類植物大孢子母細胞減數分裂產生4個大孢子,這4個大孢子通常呈線型或T型排列,僅有1個能繼續發育成雌配子體,其余3個都死亡。對其超微結構的研究表明,其退化解體過程也符合細胞凋亡的基本特征[15]。
3.3雌雄配子體的發育
植物中雌雄配子體的發育有細胞凋亡參與其中。裸子植物雄配子體發育過程中,原葉細胞的退化和雌配子中頸細胞、腹溝細胞的消失及珠心細胞的衰退也是細胞凋亡的結果。在被子植物雌配子體(胚囊)發育過程中,珠心組織被作為營養物質吸收而退化的過程是細胞凋亡[16].
3.4胚的發育
在胚性細胞分化和發育過程中,存在著細胞凋亡[17]。植物的胚由受精卵發育而成,在胚的形成過程中,助細胞、反足細胞和胚柄細胞都因發生細胞凋亡而消失。胚柄由受精卵及時次分裂形成,當胚發育到一定階段,胚柄發生細胞凋亡,形態上表現為質壁分離,原生質體固縮。單子葉植物的種子中,在胚和胚乳之間有一層或幾層排列整齊的糊粉層細胞,含大量糊粉粒。胚胎發育早期由胚柄提供營養形成種子,后期則通過糊粉層細胞形成分泌組織,分泌水解酶,水解胚乳成分,種子萌發后,糊粉層功能完成,便開始凋亡,是典型的細胞凋亡。在種子萌發過程中,其他胚乳和無胚乳種子子葉中一些貯藏細胞也會發生類似的細胞凋亡,沒有這些細胞凋亡,幼苗就不能正常生長發育,會因饑餓而死亡。
3.5根冠細胞的死亡
根冠位于根尖的頂部,是由許多薄壁細胞組成的冠狀結構。在根的發育過程中,根冠細胞不斷脫落,并由頂端分生組織不斷產生新的細胞,從內側補充使根冠細胞得以保持定數。對根冠細胞脫落的研究證明,其脫落過程是典型的細胞凋亡。正是這些細胞的主動死亡,才保障了根頂端分生組織在生長過程中避免與土壤磨擦而受傷,進而保障了根的正常發育。對玉米根尖進行低溫脅迫或用細胞毒素類藥物如放線菌D、秋水仙堿處理后,這些根尖分生組織細胞同樣具有DNAladder、染色質和細胞核濃縮等特征,說明環境因子和藥物也可誘導根尖細胞發生凋亡[19.20]。
3.6葉發育過程中的細胞凋亡
在葉子的發育過程中,葉緣的各種裂、齒和葉片中的空洞(如龜背竹葉片)的形成等都是由于相關部位細胞的凋亡所造成的。此外,對葉片衰老過程的研究發現,衰老起始時,葉綠體首先被自體吞噬,此后水解酶、RNA酶等活性上升,而且以液泡內半胱氨酸蛋白酶活性最為顯著[21],這些都是細胞凋亡的特征。因此,葉子脫落前葉片的衰老過程也是PCD。
4環境脅迫誘導的植物PCD
4.1植物超敏反應中的PCD
超敏反應(hypersensitiveresponseHR)是植物被病原物侵染后所引起的適應性反應,其中的細胞死亡被證明是細胞凋亡。在植物超敏反應中,DN段化,特征性切割核小體的核酸酶被激活等生理生化特征和凋亡小體等形態特征都被證實。4.2鹽脅迫誘導的PCD
無機鹽KCN、NaCl、CaCl2和一些重金屬離子等在一定條件下均可誘導植物細胞出現與動物細胞凋亡類似的特征。寧順斌[22]等人的實驗證明煙草、玉米的根尖在高鹽(NaCl500mmol/L)處理后,出現明顯的DNA梯狀電泳圖譜。林久生和王根軒[23]用20%PEG溶液(-0.63MPa)對小麥根系進行滲透脅迫,在小麥葉片DNA瓊脂糖凝膠電泳圖譜上觀察到明顯的梯狀DNA條帶,表明PEG處理誘發了DNA核小體間的斷裂,末端脫氧核糖核酸轉移酶介導的3’OH末端標記法(TUNEL)檢測出現陽性結果。
4.3活性氧與植物細胞凋亡
活性氧是一類具有強氧化能力的物質,主要包括超氧化物、過氧化氫、羥自由基等,各種逆境條件,包括冷害、滲透脅迫、低氧、臭氧、紫外線等導致的植物細胞凋亡最終都與活性氧的產生有關。當細胞外一些信息如輻射、高溫等通過細胞活性氧傳入細胞引起其脂質過氧化或與細胞凋亡有關基因的表達時,細胞也會凋亡[24]。陳明等[25]研究發現以一氧化氮(NO)供體硝普鈉(SNP)處理小麥可以明顯提高ROS清除酶,如過氧化物酶、超氧化物歧化酶、抗壞血酸氧化酶等活性,從而清除因鹽脅迫產生的氧自由基或活性氧ROS,或直接清除ROS來保持細胞處于還原狀態。
5研究植物細胞凋亡的意義及展望
導管細胞的退化死亡、篩管細胞原生質的自溶,形成了植物體的輸導組織;這些細胞死亡之前,細胞內物質可被其他細胞回收利用,這是植物能夠獨立營養的一個特性,葉片衰老死亡即是適應營養重新分配的結果,但這個過程卻影響了農產品的產量。因此,要搞清植物細胞凋亡的發生程序,對糧食生產及作物儲藏技術改良都具有重要的現實意義。在超敏反應中,被病原體感染的宿主細胞采取主動死亡的方式,從而限制感染部位病原菌的生長,阻止病原菌的傳播,以達到防病抗病的目的。這種植物自身的主動抗病反應,若在植物抗病育種中加以應用,使植物能夠自動、有效地抵抗病原物的侵染,就可以減少農藥的使用,避免環境污染,從而提高人類生活質量。
由于植物細胞凋亡的同步性很低、凋亡時間很短,同時由于細胞內各種因子相互作用,調控機制及其復雜,使分子生物學技術應用于細胞水平的研究存在很大困難。近年來,利用非細胞體系來研究細胞凋亡的模式的建立和應用彌補了上述不足。有研究表明[26],利用非細胞體系研究細胞內復雜的生化活動具有獨特的優越性,在細胞周期調控、DNA復制、核小體與染色質構建等研究中發揮了重要作用。非細胞凋亡體系的建立與利用,在很大程度上促進了人們對植物細胞凋亡生化和分子機制的研究,為植物細胞凋亡研究開辟了新途徑。
隨著植物細胞凋亡的研究的逐步深入,發現植物細胞凋亡需要研究的方面還很多。植物體發生細胞凋亡的機理還不清楚,植物細胞中與細胞凋亡有關的基因研究還遠沒有動物深入。盡管許多實驗表明植物細胞凋亡與動物是相似的,但分子水平共同特征少,目前僅發現少數幾個基因參與植物細胞凋亡的過程[27]。研究過程中常局限于某一特定現象,很少有將這些現象和植物發育的具體過程聯系起來,加上植物生長周期較長,給研究帶來一定困難。植物細胞凋亡的研究如果能與植物的經濟利用聯系起來,將具有重要實踐價值。如能發現誘導果實發育中細胞凋亡發生的因子,通過人為調控,改變生長發育期,提高果品產量和品質,則將會極大地推動果樹現代化生產的發展。
植物小論文:野生觀賞植物資源開發研究論文
論文關鍵詞野生觀賞植物資源;開發利用;引種馴化;馴化原理
論文摘要在分析野生植物資源開發現狀的基礎上,提出了應遵循引種馴化的基本原理及園林運用中應注意的問題,能為野生觀賞植物的開發和利用提供指導。
我國地大物博,野生觀賞植物資源極其豐富,高等植物約3萬種,有觀賞價值的園林植物達6000種以上。我國不僅原產觀賞植物種類繁多、品質優良,而且觀賞植物栽培有極其古老的歷史,早在公元前11至公元前7世紀的西周,我國勞動人民已在園圃中培育花木了。盡管如此,在我國城市綠化中,應用的植物種類并不多。如南京、杭州、寧波等城市一般為200~300種,上海有近400種。而且,除了生境條件極特殊的區域,如熱帶、寒帶或干旱地區外,全國大多數城市的綠化沒有很明顯的區別,植物材料單調、雷同,造成千城一面的狀況,這與植物資源大國的地位極不相稱。
1野生觀賞植物資源的開發現狀
1.1家底不清,保護不力
我國豐富多彩的觀賞植物種質資源尚未得到系統、的調查研究,即資源家底還未摸清。目前,不論野生還是栽培的園林植物種質資源,均由于多種原因而面臨許多種類散失和瀕于絕滅的嚴重威脅。野生的如蘭屬和金花茶系的某些種、變種、變型,栽培的如鳳仙花品種,均為最突出的例證[1]。因此,進一步開展資源考察,摸清家底,加強保護是當前的一項迫切任務。近年來中央和地方主管部門做了些保護和管理工作,收到一定效果。如金花茶20世紀80年代由林業部通令全部種類一律禁止出口,后經再度修改,有些種類已對外開放,并在廣西設立金花茶保護區與基因庫,在洛陽建立中國洛陽牡丹基因庫,在武漢建立中國梅花品種資源圃等。
1.2科技落后,盲目引種
①我國野生觀賞植物資源雖很豐富,但大量可供觀賞的種類卻久居深山無人問,仍處于野生狀態,未被開發利用;另一方面,我國育種水平還相當落后,如我國是山茶屬的起源和分布中心,有不少優良茶花的傳統品種和新品種,但與美國、日本、新西蘭等茶花育種發達國家相比差距極大,現國際茶花協會登錄的品種達2.2萬個,而我國山茶栽培品種僅300多個,云南山茶140多個。②有盲目從國外引種的趨勢,尤為嚴重的是我國缺乏對野生植物開發利用的深入研究。各地開發利用缺乏技術支撐,很多個體經營者直接從山上挖掘野生植物;一些政府職能部門缺乏長遠的眼光或追求短期的政績效應,造成資源的極大破壞,無異于殺雞取卵。
1.3“產用研”脫節
①科研與生產脫節。由于科研體制問題,當前科研的一個共同的特點就是與生產相脫離,為科研而科研,通常是或課題結題之后就束之高閣,科研成果的轉化率較低。②生產與應用脫節。生產者由于技術、投入或風險等原因,無力也不愿進行野生觀賞植物資源的開發利用,而是隨大流,生產“大路貨”;而設計者在園林設計中力求滿足人們日益增長的需要,應用盡可能多的植物種類來創造園林景觀,但在實施過程中,卻又因為植物應用的新材料、新品種的缺乏逼迫修改設計方案。
2野生觀賞植物在園林中的應用
植物造景是應用喬木、灌木、藤本及草本植物來創造景觀,充分發揮植物本身形態、線條、色彩等自然美,配置成一幅幅美麗動人的畫面,供人們觀賞[2]。要創造出豐富多彩的植物景觀,首先要有豐富的植物材料。因此,要在保護的基礎上,合理開發利用當地野生觀賞植物資源,既能豐富園林植物種類,克服各地園林植物種類單調,又能突出地方特色,具有事半功倍的效果。
2.1豐富植物種類,提高城市品位
雖然我國具有十分豐富的觀賞植物資源,但是各地城市園林綠化中運用的植物材料顯得單調、雷同,缺乏地方特色,觀賞植物能代表城市的例子并不多見。隨著經濟的發展和人民生活質量的不斷提高,人們對環境的要求越來越高。因此,運用一些新的植物種類來進行城市園林綠化將成為一種趨勢。而野生植物,尤其是鄉土植物不僅能體現鮮明的地方特色,更具有適應性強、容易引種成功的優勢。現在正是野生觀賞植物開發利用的大好時機。
2.2開發野生資源,建設生態城市
城市生態園林主要是指以生態學原理為指導所建設的園林綠地系統。在這個系統中,喬木、灌木、草本和藤本植物被因地制宜地配置在一個群落中,種間相互協調,有復合的層次和相宜的季相色彩,具有不同生態特性的植物各得其所。它是現代城市園林綠化工作較高層次的體現,是人類物質和精神文明發展的必然結果。“小橋流水”、“歲寒三友”之類的詩情畫意已不能滿足現代人游賞及改善環境生態效應的需要了。在生態園林建設中,不僅要注意喬木、灌木、地被植物的復層次生態位,而且要盡量豐富各層次內的植物種類。要讓苔蘚類、蕨類、草本類、藤本類、灌木類、喬木類植物都能在城市園林中找到自己的位置,發揮各自長處。野生植物是植物與環境相適應的好樣板,野生植物資源在生態園林中將起巨大作用。
2.3合理利用野生植物,增加城市物種多樣性
生物多樣性的3個層次中,最基本的就是物種多樣性。在城市中綠地本身有限,在有限的范圍內人工引進野生植物,再現植物的多樣性具有更大的意義。在城市綠化中,近年也提出重視物種多樣性,如從2000年開始,上海實施城市植物多樣性3年行動計劃,3年來,使常用園林植物由原來的400種增加到800種。其他城市也都希望能將物種多樣性運用在園林綠化的實踐中。
3野生觀賞植物資源的引種馴化
要將野生觀賞植物資源成功地運用到城市園林綠化中,首要的工作是引種馴化。引種馴化是將野生或栽培植物的種子或營養體從其自然分布區域或栽培區域引入到新的地區栽培。如果引入地區與原產地自然條件差異不大或引入觀賞植物本身適應范圍較廣,或只需要采取簡單的措施即能適應新環境,并能正常生長發育,達到預期觀賞效果的稱為簡單引種。如果引入地區自然條件和原分布區自然條件差異較大,或引入物種本身適應范圍較窄,只有通過其遺傳性狀改變才能適應新環境或必需采用相應的農業措施,使其產生新的生理適應性的方式為馴化引種[3]。追溯引種馴化理論的歷史時,一般都把達爾文學說作為起點,其觀點使引種馴化成為可能并具有科學的理論依據。真正在國際上最受重視和應用的是德國著名林學家邁爾(MayrH.)1906年提出的氣候相似論。3.1氣候相似論
氣候相似理論認為樹木引進時,引進地和原產地的氣候必須相似,引進的樹木才能正常生長發育。這一理論明確了氣候對樹木引種馴化的制約作用,對樹木引種馴化的實踐有一定的指導意義,不失為現代樹木引種馴化理論的一個重要組成部分,有很多成功的引種例證。如杭州植物園從氣候相近或相同的天目山、黃山、九華山等地引進大量樹種,成活率較高;而南京地處北亞熱帶,其引種范圍則沒有浙江、江西等地廣,很多常綠樹種受到氣候的限制,在南京不能安全越冬。
3.2生態歷史分析法
這一方法是前蘇聯總植物園在試驗了3000多種植物后總結出來的,并由庫里基阿索夫于1953年提出[4]。其理論基礎是根據某一植物區系成分起源的分析和揭露這些成分的生態歷史,在引種工作中我們可以選擇那些外來的區系成分,把它們遷回原來生存過的生態條件下,這些植物不但極容易引種成功而且生產率可以得到大大的提高。最著名的事例是天山苜蓿,它不是天山植物區系的成分,當將其從天山的旱生條件引種至濕生條件下時,它的生長狀態比在天山好,而且其后代的植物體結構和功能也由旱生類型迅速地變回濕生類型。許多孑遺植物的推廣種植成功是對生態歷史分析法強有力的支持,比如,水杉在歷史上曾經是一個廣布種,但由于冰川的襲擊其分布范圍變得十分狹窄,目前該種在很大范圍內的推廣栽培取得了很好的結果。目前此方法對于自然區系植物的引種工作具有特殊的價值。
3.3米丘林學說
米丘林的引種馴化理論是建立在達爾文的進化論觀點之上的,因而得到了創造性的發展,并把植物引種馴化事業推向了一個新的發展階段。這個理論的基礎是有機體與環境是矛盾的統一體,通過改變環境和遺傳育種兩條途徑能夠改造植物的本性,創造新的類型,以滿足人類的需要。這一理論的提出,米丘林主要是依據他在果樹園藝方面的引種馴化經驗,所創造的一套研究方法和他所揭示的一系列規律,對于各類植物的引種馴化工作都具有普遍的理論指導意義。例如,他確定的實生苗法、斯巴達式鍛煉法、定向培育法、逐級馴化法、親本選擇法、遠緣雜交法(包括營養體接近法、混合花粉授粉法、媒介法、雜種培育法及蒙導法)等都是我們現在還在應用的方法。對于植物馴化的定義,米丘林始終認為,馴化必須與改造植物的本性聯系在一起。同時,米丘林提出的有關植物引種馴化的許多觀點,至今在我們的工作中仍是重要的參考。
3.4區系發生法
本法是建立在對區系成分、區系成分的形成歷史和自然生態的研究基礎上的,認為引種起源上有親緣關系的和有某些共性的區系之間的植物容易成功。這一方法可供喬灌木引種時選擇原材料之用。南京中山公園從北美大西洋區系引種松屬植物的成功率很高,其原因就是該地與北美植物區系在起源上和發展歷史上具有較密切的聯系,現在植物區系也具有一定的相似性。
3.5生態相似法
這一方法由中國學者朱彥丞提出,認為植物引種馴化應從整個植物生態環境出發來分析,在生態條件相似時所選擇的植物材料引種就容易成功,生態條件相差懸殊的植物材料引種不易成功。
我國勞動人民在植物引種馴化的理論和方法上也有自己的貢獻,早在漢武帝元鼎6年(公元前111年),就提出了因地制宜、因時制宜的引種原則。北魏賈思勰在《齊民要術》中總結出“順天時,量地利”和“人力之至,抑或可以回天”的引種馴化原理,指出了植物是可以馴化的,20世紀30年代廬山植物園的建立使得植物引種馴化進入了一個新的起點。對野生資源的掠奪性利用已經使人類付出了巨大的代價,21世紀的今天,我們必須在保護的基礎上,充分尊重科學的原理,建立引種—繁殖—栽培馴化的完整體系,并充分利用野生植物種質基因,培育新品種,在園林運用上堅持適地適樹的原則,這才是正確的方向。
植物小論文:外來植物入侵與防治研究論文
【論文關鍵詞】:外來植物;植物入侵;防制
【論文摘要】:外來植物入侵是非土著植物通過各種方式進入并定居在一個新的生態系統,一般具有比土著植物更強的生活能力,從而對土著植物的多樣性構成威脅。文章綜述了外來入侵植物的基本生理生態特征和其入侵的一般特征,并分析了目前我國植物入侵的現狀,提出了防制植物入侵的一般方法。
引言
植物入侵(PlantsInvasion)是指一種植物在各種活動的影響下,從原產地進入到一個新的棲息地,并通過定居(colonizing)、建群(establishing)和擴散(diffusing)而逐漸占領該棲息地,從而對當地土著種群和生態系統造成負面影響的一種生態現象。外來植物入侵的原因很多,如動物活動,占領空的生態位等。外來植物入侵現象在當今社會十分普遍,引發了一系列的生態和經濟問題,打破了入侵區的生態系統,影響生態系統的承載力,危害人類社會經濟結構以及人類健康,造成了無法估量的損失,特別對農田、草坪、果園等人工栽培的經濟生態系統造成了極大破壞。植物入侵造成了全球植物生態系統多樣性喪失和危害人類社會經濟已經成了無可爭議的事實,研究入侵植物的生態和生理特征,預測植物入侵性,有效防止有害植物的入侵成了植物學家和生態學家研究工作的焦點。
1.植物入侵概念和入侵植物的特征
1.1外來入侵植物及植物入侵的概念
外來入侵植物是指在非原生態系統進化出來的植物,由于自然或人為的因素被引入新生態環境并對新生態環境或其中的物種構成一定威脅的植物。植物入侵是指一種植物在各種活動的影響下,從原產地進入到一個新的棲息地,并通過定居,建群和擴散而逐漸占領該棲息地,從而對當地土著種群和生態系統造成負面影響的一種生態現象。
1.2入侵植物的特征
外來入侵植物,特別是那些入侵性較強的外來植物,具有其相應的生理和生態等特征。比如:外來入侵植物一般多為草本植物,多為單年生或二年生,生活周期短,植株較小,種子數量巨大,種子小而輕,繁殖和傳播方式多樣化,具有靈活適應環境變化等特征。如薇甘菊廣叟果千粒重010892g,具5"脊",先端一圈冠毛;紫莖澤蘭種子千粒重0104~01045g,廣叟果頂端有冠毛;飛機草廣叟果千粒重僅為0105g,具五縱棱,棱上有短硬毛。這些體積小、重量輕,加之具有翅、柔毛或冠物等附屬物,能通過空氣、水流、動物或人類等多種途徑進行遠距離散布。研究表明,單子葉植物比雙子葉植物更具入侵性;草本植物比木本植物更具入侵性;單年生、二年生植物比多年生植物更具入侵性。對入侵我國最嚴重的90種外來植物中草本和木本,單年生和多年生的數目分析比較也證實了這一點。
2.目前我國植物入侵現狀
據調查,目前中國共有外來入侵植物188種,其中水生植物18種、陸生植物170種,隸屬41科。種數最多的科是菊科(49種)和禾本科(33種),來自美洲的有125種,占入侵植物總種數的66.15%。這188中入侵植物中,最嚴重的為90種,對這90種外來植物的性狀和生活周期型的統計,發現草本與木本的數量比為81/9,單年生、二年生與多年生數量比約為52/38,并且,作為草本的禾本科(Graimineae)和菊科(Compositae)數量居多,分別為11種和22種。統計的結果顯示,在這90種外來植物中,草本在數量上占據優勢,由于該90種外來植物在我國入侵性評價中處于最嚴重的地位,故一定程度上說明了草本植物比木本植物更具入侵性;而一、二年生與多年生相比,也占據一定優勢。我們抽樣對90種外來植物的其中蓖麻等5種植物的形狀和入侵強度列出如下:
3.有效防止和防制植物入侵的一般方法
目前對入侵植物主要采取檢疫、人工、生物、化學、農業、機械或物理防治,以及將這些方法結合起來的綜合治理措施。主要方法簡述如下。3.1雜草檢疫防治
雜草檢疫是防治植物入侵的首要環節,也是雜草防治不可缺少的環。它是依據植物檢疫法,對輸入或輸出的動植物或動植物產品中夾帶的有毒、有害雜草的繁殖體進行檢疫的防治方法。必須提高檢疫員的素質和業務水平,同時加強宣傳、呼吁,加強科普教育,使人們有充分認識,從源頭杜絕有害外來植物的入侵。
3.2人工防治
人工防治是最原始、最簡便的方法,適于控制剛傳入,還沒有大面積擴散的入侵物種,能在短時間內將其清除,但對高繁殖力的物種則因費時費工,除草效率低。深圳曾多次進行人工拔除薇甘菊,但因效果差而放棄。人工防治是一種清潔的生態防治方法,但要注意除后殘株必須及時妥善處理,否則可能成為新的傳播源,客觀上加速外來植物的入侵。
3.3生物防治
生物防治是利用雜草的天敵,如昆蟲、病原真菌、細菌、病菌、線蟲、食草動物或其他高等植物來控制雜草的發育、生長蔓延和危害的方法。其目的不是根除雜草,而是通過干擾雜草的生長發育、形態建成、繁殖與傳播,使其種群數量和分布控制在生態和經濟危害水平之下。利用有害植物的天敵進行防治,國內外已取得了不少成果。
3.4動物治草
以蟲治草是利用昆蟲能相對專一地食取某類雜草的特性來防治雜草的方法。一般程序為:原產地考察采集天敵-安全性評價-天敵引入與檢疫-天敵生物生態學特性研究-天敵的釋放與效果評價。從20世紀中葉至90年代,以蟲治草的研究和實踐迅速發展,取得顯著成效。如1945年美國用澤蘭實蠅防治紫莖澤蘭;1978年前蘇聯利用豚草條紋葉蟲防治豚草;1987年中國利用空心蓮子草蟲(Agasicleshygrophila)防治空心蓮子草;利用專食性天敵昆蟲Neochetinaeichhorniae和N.bruchi對水葫蘆進行防治等。
目前防止和防制外來植物入侵的方法日益增多,也日益科學化,環保化和有效化,主要體現在生物防制植物入侵的方法上。
結束語
一個外來植物在遠離原生境后要迅速占據新的生境,并不斷擴展分布范圍而成為入侵種,必然有一定的生理和生態學基礎對異質生境較強的適應對策、快速的繁殖能力、高效的種子散布方式。這些機制之間相互影響、相互作用,共同促成外來植物的成功入侵。
植物入侵打破了生態系統的穩定,影響生態系統的承載力,危害人類社會經濟結構以及人類健康,造成了無法估量的損失,已經引起了世界的高度重視,尋找有效而科學地防止和防制外來植物入侵的措施成了植物入侵研究工作的當務之急。
植物小論文:山茶屬植物的經濟意義分析論文
一、世界三大飲料之一的茶葉
原產于中國的茶葉C.sinensis和普洱茶C.sinensisVar.assamica是山茶屬植物中具世界性經濟意義的作物,茶樹與屬于熱帶植物的咖啡和可可有所不同,無論在溫帶或寒帶都可生長,從南緯33度的南非共和國以北地區至北緯42度附近格魯吉亞共和國高加索山區都有引種栽培,而且隨著經濟的發展,國際茶葉的出口貿易量迅速增長,由70年代的55.5萬噸猛增至1994年的101萬噸。到2005年預計將達145~150萬噸。中國是世界主要產茶國之一,1995年全國茶園面積111.54萬公頃。全國茶葉產量55.7萬噸,茶葉也是云南省的重要產品之一,1995年全省栽培面積為16.62萬公頃占全國面積的14.7%,年產量6.41萬噸,占全國11.5%,居全國第四位,茶農120萬戶,年產值6.2億元,加工產值4.2億元,是農村的重要產業,而且存在巨大潛力,因為在現今世界上有40余個國家出產茶葉,沒有一個國家象中國這樣擁有眾多的品種及制茶方法。云南省更是得天獨厚,植物資源極為豐富,省內分布的許多民族都有制茶、飲茶的習俗,值得大力開發、挖掘。
中國是具有深厚文化底蘊的文明古國,關于對茶葉的記載,可以追溯至公元前2000多年有關神農氏的傳說"神農為民嘗百草遇七十二毒,得茶而解之"。茶,原為藥茶,而非嗜好品。在西漢初年(公元前206年)成書的中國最早的詞典"爾雅"中,已有了有關茶的文字記載,在三國時代(公元222~280年),茶已開始成為日常的嗜好飲料。到了唐朝時,茶已相當普及,唐朝元年陸羽所著《茶經》對茶的性狀、品質、產地、采制烹飲方法及用具作了詳細的論述,是我國及時部關于茶的專門著作,陸羽也被人尊為"茶圣"。
關于茶的原產地有種種說法,比較的說法認為茶出自西藏高原的東部,即云南和四川一帶,最早被看成是一種藥茶,后來,逐漸繁殖到內地,一是順黃河而下,二是順長江而下,到公元3世紀,已普及到民間成為嗜好品了。進入公元8世紀,茶葉已成為農家的專業或副業而大面積種植起來。公元8世紀初,茶由派往唐朝的日本僧侶引入日本,17世紀80年代被移植到印度尼西亞,1788年傳到印度;1869年進入斯里蘭卡,1833年已廣泛地被移植到俄羅斯等國家。在云南,有一條始于唐代,從云南西部經西藏、印度到中亞的"茶馬古道",這條古道在宋朝達到鼎盛時期,是中國西南與中亞地區經貿往來的重要通道,同時茶也一直是內地與西藏地區的大宗貿易貨物。
與茶葉近緣的同組(TheaSection)野生種類,據載共有12種,5變種,大多分布于中國南方,其中不少種類當地百姓長期采制作茶飲,如貴州普百縣的"炒青茶"為四球茶(C.tetracoca)云南文山、紅河一帶的"苦茶"為厚軸茶,鳳慶、大理一帶的"野?quot;"感通茶"為大理茶C.taliensis(C.irrawardiensis),明末旅行家徐霞客到云南時,就曾記錄為"感通茶"的采制工藝。
據現代藥理研究,茶葉內含物主要有維生素、蛋白質、咖啡因、茶堿、茶多酚、單寧、揮發油等,其中茶堿、茶多酚有強心利尿作用,咖啡因對心血管和神經系統有興奮作用,過量攝入對健康不利,目前國內外都在對降低咖啡因的含量進行研究,希望能培育出保健作用強、對人體刺激小的品質保健茶。
二、中國南方的重要木本油料作物-油茶
油茶是山茶屬植物中另一類有重要經濟意義的作物,在中國南方各省都有栽培,是重要的木本油料作物,在湖南、江西還是重要的食用油。我國栽培的油茶主要有以下幾種,油茶C.oleifera,分布于江西、湖南、浙江、廣西等。分布于浙江省的浙江紅花油茶X.chekiangoleosa;廣東省的南山茶C.crapnelliana、云南省騰沖的紅花油茶C.reticulata等,茶油中含有較高比例的不飽和脂肪酸,具有較高的營養價值,如騰沖的紅花油茶就是一種品質食用油。隨著人民生活水平的逐步提高,對動物性脂肪的攝入量會逐漸減少,而茶油作為不飽和脂肪酸含量高、營養價值高的品質食用油,市場需求會逐步增加。油茶種子榨油后剩下的油枯還可以作為肥料、殺蟲農藥。目前,對油茶的研究還不是很多,在育種、栽培、改善茶油口感和營養成分方面還有很多工作可做,同時還可將油茶的栽培與改善生態環境、防治水土流失、貫徹可持續發展的戰略結合起來,為山區經濟的發展作出貢獻。
三、世界著名花卉-山茶花
山茶屬植物另一個有世界影響的方面是觀賞花卉,現代的人工栽培范圍遍布中國長江以南、以及日本、北美、西歐、澳大利亞、新西蘭等國,傳統上作為觀賞花卉而栽培的山茶屬植物均是山茶組(Sect.Canellia)種類,如山茶C.japonica,云南山茶C.reticulata.,茶梅C.sasanqua.等。山茶古稱"海榴",在唐朝已有栽培,宋代以后才出現"山茶"的名稱,北宋陳景沂的《全芳備祖》,明代李時珍《本草綱目》,吳彥匡《花史》,王世懋《花疏》,王象晉《群芳譜》中都有對山茶形態、分類、用途及栽培的詳細記錄,歷代文人對山茶也有許多題詠。
約在公元7世紀初,茶花傳入日本,并于18世紀時傳入歐美,目前栽培品種已達1.5萬余個,目前英、美、日、意、法、德、澳大利亞、新西蘭等國都在栽培和培育,茶花已成為各國不可或缺的庭院觀賞花木,而且有的國家進行大宗的商品化生產,作為出口創匯的物資之一。
云南山茶雖有1300多年的栽培歷史,自隋唐開始,宋、元、明以后漸盛,但地處偏僻,山川阻塞,世界各國知道較少,云南山茶的學名CamelliareticulataLindley,始于19世紀中葉,但到20世紀后半葉才引起各國園藝學家的重視。云南山茶花大色艷,花型變異較多,具有觀賞價值,而且野外分布較多,常易形成自然雜交新品種,如騰沖野生紅花油茶林中就有由于自然雜交而形成的花型、花色有很大區別的新品種,90年代初由騰沖縣城建局組織了對紅花油茶林中自然雜交新品種的鑒定,經專家仔細研究后共評審鑒定了62個云南山茶新品種。1995年又從昆明震莊國賓館的栽培品種中鑒定出10個新品種。我國茶花育種應發揮我國茶屬眾多的種質資源優勢,進行種間和屬間遠緣雜交,培育出我國特色的茶花新品種。目前對新品種的培育主要有以下幾個方面:
1.培育芳香茶花:用有香味的茶屬植物雜交,形成有香味的茶花品種,如美國已培育出的"香粉紅"Fragrantpink,以及"辛迪玉桂"CinnamonCindy等多個具有香味的茶花品種;
2.不同茶色茶花的選育:茶花的花色僅有紅色(從粉紅、銀紅、桃紅到深紅)或白色,60年現了黃色的金花茶,以后又發現了20多種開黃花的種類,但黃色花的花型較小,花瓣較少,觀賞價值不太高,目前國內外正在將黃色花的種類與茶屬其它植物雜交,希望能得到有較高觀賞價值的黃色品種;
3.培育矮化品種:茶花株型高大,特別是云南山茶本身就是喬木,枝條長,葉大而稀,不宜在居室內栽培。可利用茶屬中矮生的植株,雜交得到節間短,株形豐滿的新品種,目前隨著經濟的發展和人們生活水平的提高,對綠化和美化居室環境與城市環境的要求日益高漲,這為茶花的發展提供了極好的機遇,許多南方省市的居民都有栽植茶花的愛好,昆明、溫州、重慶等城市還把茶花定為市花,并成立了中國茶花協會,進一步促進了茶花的普及推廣。可以預期,山茶花作為中國原產的著名花卉,是極有市場價值的花卉。
植物小論文:植物水澇脅迫研究論文
摘要:本文概述了植物水澇脅迫的國內外研究現狀及進展,介紹了水澇脅迫對植物的主要危害,闡述了植物對耐澇的適應性機理,提出并討論了在植物耐澇方面有待進一步探討和研究的問題,以期為該領域的研究提供一定的參考。
關鍵詞:水澇脅迫適應性機理研究進展
按照Levitt的分類,水分脅迫包括干旱脅迫(水分虧缺)和水澇脅迫(洪澇)。水澇脅迫對植物產生的傷害稱為澇害。澇害是世界上許多國家的重大災害。隨著全球環境的不斷惡化,生態系統嚴重破壞,全球氣候異常加劇,雨量分布極不均衡,局部地區水災不斷,土壤淹水現象更是極為常見,世界各國都非常重視防澇抗洪、水土保持等問題的研究。我國也是一個洪澇災害比較嚴重的國家,大約有2/3國土面積存在不同程度的澇害,危害極大。認識植物對水澇脅迫響應的機理,揭示其適應機制,從而合理地選擇和定向培育耐澇性品種,減輕淹水對農業生產的危害,對于我國的農業生產具有重要的理論和現實意義。
一、水澇脅迫對植物的危害
植物對水的需求是有一定限度的,水分過多或過少,同樣對植物不利,水分虧缺產生旱害,抑制植物生長;土壤水分過多產生澇害,植物生長不好,甚至爛根死苗[1]。澇害會影響植物的生長發育,尤其是旱生植物在水澇情況下其形態、生理都會受到嚴重影響,大部分維管植物在淹水環境中均表現出明顯的傷害,甚至死亡。但澇害對植物的危害主要原因不在于水自身,而是由于水分過多所誘導的次生脅迫而造成的。
1.水澇脅迫對植物細胞膜的影響
當植物處于水澇狀態時,細胞內自由基的產生與清除之間的平衡遭到破壞,造成自由基的積累從而破壞膜的選擇透性。晏斌等研究后認為,在澇漬脅迫下玉米體內正常的活性氧代謝平衡破壞,首先是SOD活性受抑制,導致O2-增生。故認為葉片的澇漬傷害可能主要是過量O2-積累產生MDA,引起蛋白質、核酸分子發生交聯反應和變性、破壞膜和生物大分子物質,加快了衰老速度[2]。魏和平等以玉米為材料,研究淹水條件下葉片細胞超微結構的變化,發現首先液泡膜內餡逐漸松馳,葉綠體向外突出一個泡狀結構,隨后進一步破壞解體,且葉綠體結果破壞在液泡膜出現破裂之前,其次是線粒體、細胞核解體。后二者的破壞是淹水缺水造成還是細胞死亡過程中消化酶所致,尚須進一步研究。
2.澇害對植物物質代謝的影響
(1)水澇對植物光合作用的影響
土壤淹水后,不耐澇植物的光合速率迅速下降。雖然在一定時間內,甚至在較長時間內淹水并不引起植株葉片水分虧缺,有時還會提高葉片的水勢,但仍會很快引起氣孔關閉,葉片CO2擴散的氣孔阻力增加。隨淹水時間的延長,葉綠素含量下降,葉片早衰、脫落。土壤淹水不僅降低光合速率,光合產物的運輸也有所下降[3]。漬水下凈光合速率與產量的變化顯著正相關,可作為耐澇性選擇指標。淹水下,植物光呼吸酶活性受影響,光呼吸加強.水分脅迫下光呼吸具有特殊的防止光抑制作用,通過CO2循環有效耗散過剩能量,從而保護植物在逆境下的光抑制。
(2)水澇對植物呼吸作用的影響
澇害減少了植物組織與土壤間的氣體交換,導致根部區域形成缺氧或厭氧環境,這是澇害各種反應中的主要決定因子。由于土壤中的氧氣迅速虧缺,引起土壤和厭氧微生物產生了許多對植物有害的物質,這些有害物質將隨著淹水的不同程度影響著植物的正常生長和發育。另外,植物體內淹水缺氧,導致根部厭氧代謝產生的乙醇、乙醛等物質對細胞具有毒性,對蛋白質結構造成破壞;產生的乳酸及液泡H+外滲等原因會導致細胞質酸中毒;發酵還會使線粒體結構破壞,細胞能荷下降,細胞中氧自由基增加,保護酶如SOD,POD等活性下降,質膜透性劇增,導致細胞嚴重的厭氧傷害[4].
(3)根際缺氧對礦質營養的影響
缺氧條件下,植物對土壤中礦質元素的吸收大大減少,主要原因是在缺氧條件下植物只能利用無氧呼吸產生的能量,無氧呼吸產生能量比有氧呼吸少得很多,必然會降低根系細胞ATP的濃度,削弱了根系主動吸收礦質的能力。在缺氧條件下,植物的蒸騰作用降低,蒸騰流流速減慢,礦質元素從根系運輸到地上部分的數量減少;另外,缺氧條件下,土壤氣體交換受阻,土壤中CO2濃度增大,氧氣相對減少,好氣性微生物數量減少,厭氣性微生物增多,使土壤酸度增大,改變了土壤微環境,導致土壤礦質元素有效狀況的改變,從而影響植物根系對有效礦質的吸收和積累。由于氧氣虧缺導致土壤氧化還原電勢降低,使某些離子還原成更可溶更有毒的形式(如硫化物H2S,FeS)。從而使細胞生理機能下降,從而引起根腐和木質化。
3.根際缺氧對植物激素的影響
土壤淹水后改變了植物內源激素的合成和運輸,植株根內GA和CTK合成受阻,加劇葉片衰老和脫落。逆境條件下植物體內乙烯含量增加。一些研究者認為是缺水植物體內氧分壓降低,誘導根中ACC合成基因促進根中ACC的合成,ACC隨蒸騰液流由根系向地上部分運輸,地上部分的ACC在通氣條件下轉變為乙烯[5]。近來已將乙烯在根系的合成更詳細地研究清楚,在O2輻射進入根系組織的過程中,由于細胞壁的阻礙和代謝活躍皮層的存在,在根系組織中形成一種從根外層到根中柱部位低氧到缺氧的O2體積分數梯度,結果在缺氧中柱由不需要O2的ACC合成酶將ASM合成ACC,從中柱運ACC輸到低氧皮層細胞,由需要O2的ACC氧化酶將ACC氧化成乙烯,再從根部運輸到地上部分,促進莖的加粗、次生根的發育及葉片衰老脫落[6]。另外,在缺氧條件下,植物地上部分ABA合成加強,減小了向根系運輸的數量,地上部分ABA質量分數隨之增大,并進一步抑制ABA向根部的運輸。同時缺氧也可能干擾赤霉素和細胞分裂素的合成。
二、植物對水澇脅迫的適應性機理
1.植物耐澇的形態學適應
(1)根系生長的表面化
在水澇脅迫條件下,有些植物根系表層化并且變細,根毛增多,根系能減少氧氣在細胞中擴散的阻力,又不會形成根中部細胞的缺氧,還可以增加根系表面積,有利氧的吸收;一些深根植物對缺氧的適應是根部細胞間形成大量通氣間隙,便于氧氣擴散,根系生長在深層土壤中,也可以獲得氧氣,同時,有些植物如玉米、小麥、向日葵等,在水表層的莖節處會長出不定根,不定根伸長區內有發達的通氣組織形成,使根內部組織孔隙度大幅提高。電鏡細胞化學研究結果,不定根根尖細胞內ATP酶的分布高于正常根[7]。ATP酶活性上升,表明不定根根尖細胞具有較高細胞分裂能力和生理活性,根系氧氣攝取和運輸能力明顯改善。(2)形成根際通氣組織。
誘發通氣組織形成的原因是由于根系和微生物活動消耗氧氣,根系的厭氧環境促進植物乙烯的生成和積累,覆蓋根系的水又會通過降低乙烯的釋放而加劇這種積累。乙烯濃度增加促進纖維素酶的活性,在酶的作用下,根尖皮層組織中細胞分離或部分皮層細胞崩潰,形成通氣組織。可促進氧氣擴散進根部,同時使根部的甲烷、H2S、CO2等氣體排到體外,調節根際氧化勢,排泄廢氣。
以往對植物耐澇形態學機理主要局限于根的研究,近年來國內外一些學者逐步對植物地上部在淹水狀態下發生的形態學變化也進行了研究。目前,對植物淹水環境下形態學適應的相關研究仍較少,且局限于水稻、小麥等少數幾種植物,因此,有待于進一步研究。
2.植物對淹水的代謝適應
(1)澇害脅迫下植物代謝途徑的改變
有氧存在時植物不存在發酵途徑,但在低氧時立即誘導出現,說明它們在植物適應低氧存活機制中起著重要作用。植物受澇時,由于根部區域缺氧不能進行正常的有氧代謝,而為了維持正常的或至少是低的生命活動,能量的供應也是必不可少的。因此在厭氧條件下,細胞能量的供應主要依賴于無氧發酵途徑產生ATP。在受澇時,主要有三種活躍的發酵途徑:乙醇發酵途徑、乳酸發酵途徑和植物特有的丙氨酸發酵途徑。但這三種途徑是怎樣又是在多大程度上對缺氧脅迫的耐性做出貢獻以及它們之間是如何相互作用的仍不清楚。
在澇害脅迫時,除了發酵途徑外,在有些植物中還存在磷酸戊糖途徑和蘋果酸代謝作為能量供應的補充,以減小發酵途徑產生的乙醇、乳酸等有毒物質的毒害作用[8]。厭氧條件下,參與糖酵解過程的酶也發生變化,厭氧誘導表達出一類正常狀況下不表達的糖酵解酶[9]。此外,有些濕地植物可能存在特殊的代謝,如使用PPi替代ATP作為高能磷酸的供體。低氧鍛煉的玉米,根尖存活時間以及胞質酸化與ATP含量無關,暗示PPi在起作用[10]。
(2)澇害脅迫下蛋白質的合成
逆境下植物葉片游離脯氨酸累積,原因一是葉片組織多種酶活性降低,脯氨酸氧化受阻,造成游離脯氨酸積累;二是谷氨酸合成脯氨酸的速度增加。脯氨酸可提高植物細胞原生質滲透壓,防水分散失以及提高原生質膠體的穩定性,從而提高植物體抗性[11]。植物抗逆性途徑大多與蛋白質尤其是酶有關,在短時淹水逆境下,酶活性增強,但隨時間延長這些酶的活性下降。許多研究結果表明在澇漬脅迫條件下,植物體內誘導合成了一些新的蛋白或酶類物質。一些耐水澇脅迫的植物,如水稻和稻稗,在氧脅迫條件下糖酵解代謝酶類的活性明顯被促進,例如乙醇發酵、糖酵解代謝、磷酸戊糖代謝酶活性被促進,甚至三羧酸循環在缺氧條件下也有一定活性,這樣濕生植物就可以在代謝上適應水澇脅迫所造成的缺氧生境。以玉米為材料在厭氧條件下的研究發現,玉米新合成兩類蛋白:過渡多肽和厭氧多肽,并與糖酵解或糖代謝有關[12]。目前已克隆了一些與植物抗澇性相關的基因,主要是編碼厭氧脅迫蛋白的基因、SOD酶基因、植物血紅蛋白等。隨著基因工程技術的完善,利用轉基因技術培育抗澇性植物材料將成為未來抗澇性育種的重要手段。
目前,對于提高植物的耐澇性方面的研究仍然較少,有研究表明使用生長調節劑如PP333、BR-120、復合醇等及外源活性氧清除劑能有效緩解澇害,但在大田條件下,這些措施有一定的局限性。目前迫切需要確定、直觀的生理指標,從澇害下植株形態結構及代謝適應性分子機制入手,尋找適宜的耐澇基因,通過轉基因技術選育抗淹耐澇品種。
植物小論文:城市濱水區植物造景研究論文
摘要隨著城市濱水區的開發與建設,其獨特的自然景觀越來越成為城市建設與土地開發中重要的新的經濟增長點。植物造景在城市濱水景觀中扮演著重要的社會和生態角色,運用己有的關于濱水區植物景觀要素、植物造景形式分析的研究成果,研究城市濱水區植物造景的原則。
濱水區植物空間是城市的生態綠廊,具有生態效益和美化功能。濱水區植物造景多利用河、湖、海等水系沿岸用地,多呈帶狀分布,形成城市的濱水生態綠帶。
1濱水區植物造景要素
植物造景應從植物顏色、大小、形態、線條等這些基本要素特征的創作手法中突出景觀視覺效果。
在植物景觀配置中,顏色配置是一個復雜而有趣的問題,要使作品富有趣味,這種色彩變化是根據視線景觀角度變換需求在時間上和空間上有序配置的。濱水區植物造景主要依據植物成熟時的大小來選取植物的。從美學觀點來說,造景效果并非由植物的大小來決定,更多地由植物的群體構成、植物間協調性等諸多因素決定。在濱水區植物造景中,形狀和形態在空間上的協調變化十分重要。形狀可以帶動人的視線上下移動。植物間也存在形態協調問題,有些植物跟別的植物很難搭配,適宜單獨配置。植物在形態要素上還要有變化,好采用漸變方式變化。幾何線條是一種植物景觀配置的設計手法。許多景觀設計師會在草坪與重要植物群落的植物種植帶間設計一條清晰的線條,有時還設計出流線型植物色塊做鑲邊。
2濱水區植物造景形式
在城市濱水區植物造景中,植物的種植形式不但滿足城市濱水景觀的空間構成,藝術構圖需要同時為人們提供遮蔭、降暑、防災及生態等功能需求,可以總結為孤植、組團、帶植、疏林、自然式等[1]。51-51免費論文網-網-歡迎您
孤植式是指喬木或灌木的孤立種植,孤植一方面能在開闊的濱水植物造景中形成視覺焦點,另一方面,能使天空和水面顯得更加開闊;組團式是指各種植物以組團的方式種植在一起或同一樹種常2株或3株緊密的種在一起形成1個單元,往往成為濱水區植物造景中的景觀主題,組團能實現濱水空間的開敝性和視線的通透性;城市濱水區植物造景中帶植式種植主要應用于水岸的護岸林、隔離綠籬、濱水步道行道樹種植、濱水區防護林等,在滿足濱水區生態環境保護和遮陽等功能的前提下結合視覺景觀的觀賞性,組織成連續或大型的植被區;疏林式一般是指以大面積的草坪或低矮灌木為基底、少量喬木點綴其上的一種種植形式。能突出視覺空間的通透性,在親水休閑型的濱水區綠化中廣泛的采用疏林的種植方式顯得尤為重要;自然式也稱群落式,是指植物配置時參照當地的自然植物群落景觀的一種方式,在組成結構上以喬、灌、草的生態模式存在,在水濱岸線凸出或凹入的空地設置,既突出岸線的變化與景觀的變化,也同時為濱水生態環境的優化起重要作用[2]。
3濱水區植物造景原則
為了滿足游人觀賞性需求,在考慮濱水區植物生態習性的基礎上,從藝術的角度去配置植物。既要考慮植物種類的選擇,樹叢的組合,平面和立面的構圖、色彩、季相及園林意境;同時又要考慮濱水區植物與其他要素如山石、水體、建筑、園路等相互間的配置。濱水區植物造景原則如下:
3.1應遵循以生態學原理為指導,因地制宜,適地適生
濱水區植物造景要遵循植物生長的自身規律及地形條件、氣候的特點和造景要求,結合造園題材,力求適地適樹。注重開發和應用鄉土植物,充分利用現有的綠化基礎[3]。
植物小論文:冬青屬植物化學成分研究論文
【摘要】冬青屬植物含有三萜及其苷類、黃酮類、香豆素、木脂素等化學成分。具有治療心血管疾病、抗炎抗菌、抗腫瘤、降脂消肥等多種藥理活性。本屬多數植物在我國作為民間藥物防病治病。該文對近6年以來有關冬青屬植物的化學成分和藥理活性的研究進展進行綜述,為從化學成分角度探明該屬植物的親緣關系以及藥物資源的合理開發利用提供參考。
【關鍵詞】冬青屬;化學成分;藥理活性
冬青屬(IlexL.)是冬青科(Aqifolilceae)4個屬中我國僅有的1個屬,《中國植物志》(第45卷第2分冊)記載,我國約有冬青屬植物204種,67變種,11變型,分布于秦嶺南坡、長江流域及其以南地區,以西南地區最盛[1]。冬青屬多種植物民間常做藥用,如:救必應(Ilexrotunda)藥用葉、樹皮或根皮;四季青(I.purpurea)藥用葉;崗梅(I.asprella.)、毛冬青(I.pubescens)以根或葉入藥。多用于清熱解毒、消炎、鎮咳、祛痰及治療心血管疾病,該屬植物主要活性成分為齊墩果烷(oleanane)型和烏索烷(ursane)型三萜酸及皂苷、黃酮類、香豆素類化合物等,并含有木脂素、糖脂類以及氰基化合物等化學成分。近年來國內外對于該類藥用植物的化學成分和活性給予了很大關注。本文就2000年以來的有關報道作一綜述,為今后從化學成分角度闡明不同類型的冬青屬植物之間的親緣關系和從中開發新藥提供參考。
1冬青屬植物的化學成分
1.1三萜及三萜類皂苷化合物
三萜及三萜皂苷在冬青屬植物中分布廣泛,數量眾多,主要存在于植物的根、葉、莖皮等部位,是該屬植物的主要成分,從2000年至今,從該屬植物中發現50余種此類化合物[2~17]。其苷元部分大多為齊墩果烷型或烏索烷型五環三萜類衍生物,詳見圖1及表1。
1.2黃酮類化合物
廖立平等[18]對四季青葉化學成分進行了研究,發現了5個黃酮類化合物,分別為2種黃酮醇苷:山柰素3-O-β-D-半乳糖苷、紫云英苷,2種黃酮醇:山奈酚、槲皮素,以及1種黃酮:洋芹素。其中山柰素3-O-β-D-半乳糖苷是首次報道從該屬植物中發現,其余4種均為首次從該植物中分得。楊雁芳[5]從枸骨葉中提取分離得到了3個黃酮類化合物:槲皮素、異鼠李素和金絲桃苷,此3種化合物均為首次報道從該植物中分離得到。
1.3木脂素類和香豆素類化合物對毛冬青化學成分進行研究,楊鑫等[19]首次從該植物中分離得到了3個木脂素類化合物liriodendrin、(+)-環合橄欖樹脂素、tortosideA,年進興[17]從該植物中分離得到1個木脂素類化合物橄欖樹脂素。楊雁芳等[5]首次從枸骨葉中分離得到了1個香豆素類化合物七葉內酯。表1從冬青屬植物中得到的三萜及三萜皂苷類化合物(略)
1.4半萜類皂苷化合物2005年Jiangzhi-hong等[20]從毛冬青中又分離鑒定了兩個半萜類化合物pubescenosidesA和pubescenosidesB。見圖2。
1.5蒽醌類及多元酚類化合物年進興[17]從中藥毛冬青根中分離鑒定了6個蒽醌類化合物大黃酚、大黃素甲醚、大黃素8-O-β-D-葡萄糖苷、蘆薈大黃素、大黃素、大黃酚8-O-β-D-葡萄糖苷,同時得到6個多元酚類化合物,異香草醛、橄欖苦苷、Lligustroside、脫氧土大黃苷、丁香醛、對羥基苯乙醇用。解軍波等[21]從四季青葉中分離鑒定了4個酚酸類化合物:原兒茶酸、原兒茶醛、龍膽酸和異香草酸,其中龍膽酸和異香草酸為首次報道從該屬植物中發現。廖立平[22]從四季青葉中分離得到1個新的酚性化合物四季青酚苷。
1.6其他類型化合物
廖立平等[23]從四季青葉中分離得到了3個甾醇類化合物,分別為豆甾醇、β-谷甾醇和胡蘿卜苷。四季青的葉中還含有揮發油成分,鞣質等。吳弢等[24]從枸骨(Ilexcornuta)葉的氯仿部位分得正二十二烷酸和正二十六烷2個有機酸類成分。
2冬青屬植物的藥理研究
2.1對心腦血管系統的作用李維林等[25]對枸骨中3種化合物進行了心血管方面的藥理作用研究,結果表明,枸骨苷4對腦垂體后葉素誘發的心肌缺血有一定的保護作用,不改變豚鼠離體心肌的心律和冠脈流量,但可顯著降低心肌收縮力。救必應不同提取部位靜脈注射對正常大鼠血壓有快速的降壓作用,其中以舒張壓下降最為明顯[26]。林春龍等[27]采用青心酮(又名3,4-二羥基苯乙酮)治療慢性肺心病,發現該藥能降低血漿黏度,抑制血小板活化,減少縮血管體液因子生成,降低肺循環阻力,其在防治肺心病肺動脈壓行程中有一定作用具有很好的解血小板聚集作用。從毛冬青中分得兩個半萜類皂苷化合物(pubescenosidesA和B)進行抗血小板聚集活性的藥理研究表明,這兩種化合物的抗血小板激活和聚集作用比阿司匹林和丹參縮酚酸B效果更強[20]。
2.2抗炎抗菌作用肌注給予崗梅(Ilexasprella)根乙醇提取物對大鼠角叉菜膠性“關節炎”、角叉菜膠致炎引起的白細胞游走和棉球肉芽腫都有明顯的抑制作用,對組織胺引起的微血管通透性增加有明顯對抗作用,而對5-羥色胺引起的微血管通透性增加的對抗作用不明顯[28]。枸骨葉的極性萃取物中含有抗白念珠菌和光滑念珠菌兩種深部條件致病真菌的活性成分,其抑菌作用部位是非單一環節[29]。灌服苦丁茶能明顯提高大腸桿菌、痢疾桿菌、肺炎桿菌及乙鏈球菌感染小鼠的存活率[30]。
2.3抗氧化作用苦丁茶提取物在各種試驗濃度時,對大鼠肝體外脂質過氧化有一定的抑制作用,并在一定濃度范圍內呈量效關系[31]。陳薇等[32]對大葉苦丁茶(Ilexlatifolia)進行抗氧化成分及抗氧化性能研究,結果顯示多酚和黃酮部位的抗氧化性能較強。
2.4降脂消肥作用苦丁茶大葉冬青能顯著降低高脂血癥血清總膽固醇TC和甘油三酯TG水平,有逐步升高高密度脂蛋白HDL-C,降低低密度脂蛋白LDL-C的趨勢,對動脈粥樣硬化指數AI和冠心指數R-CHR也有一定的降低作用,證明其對高脂血癥的治療有一定的效果[33]。
2.5對免疫系統的作用枸骨葉脂溶性萃取物含有較強抑制T淋巴細胞活化、增殖的化學成分[34]。冬青甲素(IA)能影響柔紅霉素對體外培養過度表達P一170白血病細胞的細胞毒作用,且毛冬青甲素與異搏定(VP)聯合作用能大大提高柔紅霉素對K562/AO2細胞的殺傷力[35]。
2.6其他作用XuChen等[36]通過動物實驗對3種傳統中藥對獲得性無能模型的抗抑郁作用進行研究,結果表明毛冬青提取物對抑郁癥動物模型具有顯著的抗抑郁作用。枸骨(Ilexcornuta)丙酮提取物皮下注射對小鼠有終止中孕的作用;腹腔注射小鼠有終止早、中、晚孕作用;灌胃給藥,對小鼠早孕、中孕則無明顯作用。黃體酮不能對抗枸骨的抗早孕作用,說明枸骨抗生育作用可能是由于直接作用的結果。此外,大葉冬青所作的結果與上述結果基本相似,說明基本所含有效成分是一樣的[37]。
3小結
冬青屬植物在我國有著豐富的自然資源,我國可供藥用的冬青屬植物有20多種,該屬許多植物具有悠久的民間藥用歷史,且現代臨床應用廣泛,療效確切。迄今為止,國內外學者已對該屬部分植物進行了化學和藥理學研究,部分闡明了其民間藥用的理論基礎。三萜及其皂苷類化合物是冬青屬植物中分布最廣的特征成分,幾乎所有有化學成分報道的冬青屬的植物均有該類成分。目前國內對冬青屬植物的研究大都集中于枸骨、苦丁茶冬青幾個種,對該屬植物化學成分研究也主要限于三萜及其皂苷類化合物,藥理活性主要是對有效部位進行藥理作用研究,對化學成分與生物活性之間的關系缺乏深入的研究。作者認為今后應從以下幾方面開展工作:(1)以三萜皂苷類、黃酮類化學成分為出發點,探討該屬此類成分的藥理作用。有望從中開發出新的心腦血管系統疾病的治療藥物。(2)繼續深入研究本屬植物,尤其是具有民間藥用經驗和基礎且資源較豐富植物的化學成分,并采用藥理篩選、活性跟蹤,得到活性成分,并研究活性成分的藥理作用,以闡明藥用植物的作用物質基礎和發現新的藥用活性化合物。總之,該屬植物在醫藥方面有廣闊前景,有非常重要的藥用及經濟價值,值得進一步研究。
植物小論文:花錨屬植物化學成分研究論文
【摘要】目的介紹藏藥花錨屬植物的化學成分、組織培養及其藥理作用的研究狀況。方法參閱近年來國內外發表的相關文獻,對其進行分析、整理和歸納。結果花錨屬植物的主要化學成分為(口山)酮及(口山)酮苷類、裂環烯醚萜類、三萜類、黃酮類以及一些生物堿類化合物等。而其主要有效成分為(口山)酮及(口山)酮苷、裂環烯醚萜類、三萜類化合物及其它黃酮苷等,具有抗肝炎、抗氧化活性、降血糖和調節免疫等功效。橢圓葉花錨人工引種栽培技術的開發已經成功,而組織培養技術至今尚未見成功的報道。結論進一步從該屬植物中篩選抗肝炎和治療糖尿病的有效成分以及研究采用人工的方法達到該藥物資源的可持續利用已成為目前及今后對該屬植物重點研究的目標,具有重要的理論和應用價值。
【關鍵詞】花錨化學成分藥理活性
花錨屬植物全球約有八十余種,分布在北半球及南美,其中已進行有關植化研究的只有4種:Haleniacorniculata,H.elliptica,H.campanulata和H.asclepiadea。我國有該屬植物兩種,為花錨H.corniculata和橢圓葉花錨H.ellipiticaD.Don[1,2]。橢圓葉花錨(又名黑及草;藏語稱“去合斗拉果瑪”;蒙名為希赫日-地格達),是一年生或兩年生草本植物[2],為龍膽科Gentianaceae花錨屬HaleniaBorkh植物。主要分布于我國的西藏、青海、四川、甘肅等地,生于海拔2500~4400m的林下或草原[3]。它性味苦寒,全草入藥,為藏蒙藥系統中治療肝膽系統疾病的常用藥物,現代醫學驗證其對治療肝炎有療效。以花錨為主藥材研制、開發的治療肝膽系統疾病的成品藏藥,具有療效穩定,效率高等特點,市場前景廣闊。隨著我國藏藥事業的迅速發展,橢圓葉花錨的藥用資源需求量快速增加,由于過度采挖,導致其野生植物資源日益枯竭。為了擴大花錨資源的有效利用,筆者對其近年來國內外研究者分離到的化學成分、有效活性成分及其藥理活性和人工引種栽培技術、組織培養等方面的研究成果作一綜述,為該植物的進一步研究和合理開發利用提供參考。
1化學成分
現代醫學研究表明,花錨屬植物的主要化學成分為(口山)酮及(口山)酮苷類、裂環烯醚萜類、三萜類、黃酮類以及一些生物堿類化合物等。
1.1(口山)酮及(口山)酮苷孫洪發等[4]從橢圓葉花錨中得到五種(口山)酮成分,分別為1,7-二羥基-2,3,4,5-四甲氧基(口山)酮,1,5-二羥基-2,3,7-三甲氧基(口山)酮,1,2-二羥基-3,4,5-三甲氧基(口山)酮,1,5-二羥基-2,3-二甲氧基(口山)酮和1,7-二羥基-2,3-二甲氧基(口山)酮。
孫洪發等[5]又從橢圓葉花錨中得到3種(口山)酮苷成分,分別為1-o-[β-D-木吡喃糖-(1-6)-β-D-葡萄吡喃糖]-2,3,5,7-四甲氧基(口山)酮,1-o-[β-D-木吡喃糖-(1-6)-β-D-葡萄吡喃糖]-2,3,5-三甲氧基(口山)酮和1-o-[β-D-木吡喃糖-(1-6)-β-D-葡萄吡喃糖[-2,3,4,5-四甲氧基(口山)酮。其中1-o-[β-D-木吡喃糖-(1-6)-β-D-葡萄吡喃糖]-2,3,5,7-四甲氧基(口山)酮(花錨苷)和1-o-[β-D-木吡喃糖-(1-6)-β-D-葡萄吡喃糖[-2,3,5-三甲氧基(口山)酮(去甲氧基花錨苷)為該屬植物抗肝炎的兩種有效成分。
張德等[6]采用元素分析(EA)、核磁共振波譜(NMR)、質譜(MS)、紅外光譜(IR)、紫外光譜(UV)、差示掃描量熱(DSC)等分析方法首次從藏藥花錨中分離得到兩種針狀結晶化合物,分別為1-羥基-3,7,8-三甲氧基(口山)酮(1-hydroxy-3,7,8-trimethoxyxanthone)和1,7-二羥基-3,8-二甲氧基((口山))酮(1,7-dihydroxy-3,8-dimethoxyxanthone)。
高潔等[7]從橢葉花錨乙醇提取物醋酸乙酯萃取部分分離得到8個(口山)酮化合物,分別為1,7-二羥基-2,3,5-三甲氧基(口山)酮,1-羥基-2,3,4,7-四甲氧基(口山)酮,1,7-二羥基-2,3,4,5-四甲氧基(口山)酮,1,7-二羥基-2,3-二甲氧基(口山)酮,1,5-二羥基-2,3-二甲氧基(口山)酮,1-羥基-2,3,5-三甲氧基(口山)酮,1-羥基-2,3,4,5-四甲氧基(口山)酮和1-羥基-2,3,5,7-四甲氧基(口山)酮。
1.2其它成分Rodrigaez等[8]從花錨中分離得到了一種的黃酮類葡萄糖苷;高光躍等[9]從橢圓葉花錨全草中測出含有獐牙菜苦苷和當藥苷;Dhasmana等[10]從橢圓葉花錨全草中分離得到齊墩果酸和谷甾醇葡萄糖苷;Rodrigaez等[11]從花錨中分離得到了一種二糖酯裂環烯醚萜。
2藥理活性
花錨為藏蒙藥中治療肝膽系統疾病的常用藥物,其主要分布于我國的西藏、青海、四川、甘肅等地藏民族地區,目前對花錨藥理活性的研究報道較少,有待進一步深入研究。
2.1保肝降酶作用張經明等[12]采用花錨煎劑(含花錨苷)對CCl4造成的肝損傷模型的研究表明,花錨苷可明顯增加核糖核酸;藥理實驗證明,花錨中的花錨苷和去甲氧基花錨苷具有明顯的保肝作用,可增加核糖核酸,增加肝糖元,促進蛋白質的合成,促進肝細胞的再生,加速壞死組織的修復,是該植物抗肝炎的主要有效成分。周富強[13]通過不同劑量西寧花錨對CCl4實驗性肝損傷后肝糖元的含量的研究,發現西寧花錨對CCl4損傷后小鼠肝糖元的儲存的恢復有一定的藥效,可顯著提高肝糖元的含量。
馬學惠等[14]在齊墩果酸防治CCl4引起的大鼠急性肝損傷作用的研究中,發現該藥物能使血清GPT明顯下降,肝內甘油三酯積累量減少;同時,能使肝細胞變性、壞死明顯減輕,糖原蓄積增加,具有明顯的保肝降酶作用。宮新江等[15]的齊墩果酸對環磷酰胺所致大鼠肝細胞損傷的保護作用的研究表明,齊墩果酸能抑制環磷酰胺所致的肝細胞上清液ALT,AST及LDH活力升高,肝細胞MTT值減小,說明齊墩果酸可抗環磷酰胺所致肝細胞損傷。
王曉峰等[16]采用原代培養的小鼠肝細胞,以3H-胸腺嘧啶和3H-亮氨酸摻入的方法,研究經齊墩果酸預處理后的小鼠的肝細胞DNA和蛋白質合成速率的變化,結果發現齊墩果酸能促進肝細胞DNA及蛋白質合成,且合成速率明顯增高,具有保肝作用。另外王曉峰等[17]報道齊墩果酸在對小鼠肝內谷丙轉氨酶及谷草轉氨酶的直接作用時,小鼠血清樣品與不同濃度的齊墩果酸分別作用后,谷丙轉氨酶活性則顯著降低,說明齊墩果酸對谷丙轉氨酶活性具有明顯抑制作用。
2.2降血糖作用苗德田等[18]研究了齊墩果酸對大鼠血糖的影響,結果顯示,齊墩果酸對化學性高血糖模型大鼠有顯著的降血糖作用。柳占彪等[19]用齊墩果酸對高血糖大鼠治療,結果發現單一的齊墩果酸具有降低高血糖的作用,同時在血糖降低時肝糖原和血清胰島素均有明顯升高。
2.3抗炎作用戴岳等[20]采用多種實驗性炎癥模型證實齊墩果酸對二甲苯與乙酸引起的小鼠皮膚和腹腔毛細血管通透性增高及對角叉菜膠等多種致炎物引起的大量足墊腫脹都具有明顯抑制作用。
2.4抗氧化活性肝細胞膜的脂質過氧化是造成肝損傷的重要原因之一,高潔等[7]在研究藏藥花錨中(口山)酮類成分及其抗氧化活性時,從橢葉花錨乙醇提取物醋酸乙酯萃取部分分離得到8個(口山)酮化合物,且該類化合物在一定程度上能顯著抑制Fe2+-Cys誘導大鼠肝微粒體丙二醛的生成,有效降低肝微粒體膜的氧化損傷。因此,具有一定的抗氧化活性。
2.5其他作用橢圓葉花錨的干浸膏可提高單核-巨噬細胞吞噬功能,具有調節體液免疫的作用,使降低的血清溶血素及脾細胞免疫溶血活性提高到正常水平[21]。另有報道橢圓葉花錨全草的氯仿可溶部分(富含口山酮葡萄糖苷)具有抗阿米巴作用[22]。
3人工栽培
高原野生重要植物資源的持續發展必須建立在生物資源可持續利用和生態環境保護的基礎上,培育地道地產中藏藥材是實現高原地區中藏藥資源可持續利用的主要途徑之一,也是保障中藏藥產業持續發展的必然選擇。
3.1人工栽培的重要意義花錨屬與獐牙菜屬植物等同屬于藏茵陳類藥物,被稱為“藏藥中的奇葩”,是治療肝中毒、肝炎的藥物之一。但是這種藥物資源一般生長在人跡罕至的高寒缺氧環境中,其再生周期較長甚至不能再生,藏茵陳供需矛盾也由此變得越來越突出。
盡管野生橢圓葉花錨在青藏高原地區分布廣泛,資源較為豐富。但是近十多年來,隨著我國民族醫藥特別是藏藥事業的迅速發展,越來越多的企業開始投資藏醫藥領域,橢圓葉花錨的藥用資源需求量快速增加。但是,藏藥產業一度出現重成品生產輕藥材來源、重開發輕保護的問題,造成過度的采挖及收購現象,特別是在植物生長階段的花期大量采收導致資源量銳減,野生植物資源日益枯竭。因此,對作為原料植物藥的橢圓葉花錨進行人工栽培的研究具有十分重要的意義。
3.2人工引種栽培為了解決藏茵陳類藥材資源嚴重短缺的實際問題,中國科學院西北高原生物研究所經過3年的栽培與試驗,成功地解決了以往藏茵陳種子萌發率低、出苗率低、人工栽培難以成活等關鍵技術問題。3種藏茵陳類藥用植物——川西獐牙菜、抱莖獐牙菜和花錨人工種植成功,并通過鑒定。經過專家的監測和對比分析,這次人工栽培的3種植物,其主要有效成分齊墩果酸和芒果苷的含量基本接近于天然野生資源,川西獐牙菜的有效成分含量甚至顯著高于野生資源,人工條件下栽培藏茵陳類藥用植物的質量及其本身的藥用價值可以得到保障。隨著青海省產業結構的調整,橢圓葉花錨人工引種栽培技術的開發研究,青海省橢圓葉花錨人工種植規模逐漸擴大。橢圓葉花錨人工引種栽培試驗在該省也初見成效。陳桂琛等[23]對橢圓葉花錨的引種栽培的研究表明,栽培的橢圓葉花錨植株在植株高度、分枝數量、單株生物量等生長狀況指標明顯高于野生植株,其有效化學成分接近野生狀態的水平,說明野生橢圓葉花錨的人工栽培是可行的。吉文鶴等[24]運用RP-HPLC建立了花錨中青蘭苷、去甲氧基花錨苷和花錨苷的含量分析方法,為栽培花錨替代野生花錨入藥提供一定的科學依據。研究表明,栽培花錨中花錨苷和去甲氧基花錨苷的含量和在野生花錨中的含量相比無明顯差別,可以初步證明栽培花錨可以替代野生花錨入藥。紀蘭菊等[25]在研究栽培花錨的品質能否代替野生花錨入藥時,通過指紋圖譜的相似度分析,得出結論:同一產地的野生與栽培花錨藥材色譜分離圖疊加比較,顯示了良好的相似度。證明栽培花錨中的主要化學成分及數量符合花錨藥材的指紋特征,可以代替野生花錨藥材入藥。
3.3組織培養隨著對花錨屬植物藥用成分不斷深入的研究,藥用潛力的挖掘,該屬植物的需求量大大增加,造成了該屬植物野生資源的日益匱乏且面臨枯竭。該屬植物的人工引種栽培技術在一定程度上已經可行,但是,還需要通過多種途徑來提高對其的培育效率。
藥用植物的組織培養技術及應用已有多年的發展歷史,但還有相當多的植物目前尚沒有相應的離體培養技術。目前,花錨屬植物的組織培養技術至今尚未見成功的報道,仍然是個空缺。因此,建立該屬藥用植物的離體快繁技術的需求日漸增加,它也是實現高原地區中藏藥資源可持續利用的主要途徑之一。
4采集時期
從生物量的角度考慮,花期的生物量高于果期,更高于其他時期。楊慧玲等[26]在研究不同地區和生長物候期藏藥花錨有效成分齊墩果酸的含量變化實驗中,比較了野生狀態下不同海拔、栽培條件下不同生長時期花錨的齊墩果酸含量,為確定該藥材的采收時期、不同地區藥材的質量以及栽培地點的選擇提供理論依據。該研究發現花錨花期齊墩果酸含量較高,而幼苗期、蕾期和果期都低于花期的含量。因此,花期得到的藥材最多質量也好。
吉文鶴等[24]研究了花錨中去甲氧基花錨苷和花錨苷的含量隨著不同生長期的變化趨勢,為藥材的合理栽培和采收提供科學依據。該研究表明,去甲氧基花錨苷和花錨苷含量在營養期含量較高,從6~9月逐漸降低,從抗肝炎活性成分的含量角度考慮,6月份(營養期)為花錨的采收期。
5結語
花錨屬植物是藏蒙藥中治療肝炎類疾病的常用藥物,全草入藥,具有重要的藥用價值。該屬植物的主要有效成分為(口山)酮及(口山)酮苷、裂環烯醚萜類、三萜類化合物及其它黃酮苷等,具有抗肝炎、抗氧化活性和降血糖等功效。在我國,該屬植物藥用歷史較長,故具有很高的藥理研究價值,特別是有關抗肝炎方面的研究顯示出較大的市場潛力,值得進一步深入研究;其降血糖作用、抗氧化活性和調節體液免疫的藥理活性研究報道較少,這些研究工作都亟待進一步的深入;另外對野生植物的過度采挖造成資源貧乏,采用人工的方法達到該藥物資源的可持續利用也已成為目前及今后對該屬植物重點研究的目標。
植物小論文:彩色圖像提取植物特征研究論文
摘要本文介紹了一種基于計算機視覺的快速植物識別算法,能夠快速正確地將植物從復雜的土壤背景中識別出來,從而滿足實時地為后續變量控制提供信號的要求。利用AOI測試工具,采集了不同土壤、作物殘留物以及各種光照條件下植物的圖像進行處理,通過提取圖像中每一個像素的R、G、B三個分量值計算出(2G-R-B)過綠顏色特征值,將彩色圖像轉變成灰度圖像顯示。
關鍵詞計算機視覺;圖像處理;AOI;作物識別;像素
1概述
借助于計算機視覺技術的智能化,能快速識別出植物,判斷其覆蓋率,并確定其位置,有針對性地采取措施。這不僅能能降低投入,而且對我國溫室種植和設施農業著重要的經濟意義和實際價值。隨著計算機軟硬件性能價格比的提高,特別是近十年來計算機技術在各個領域的滲透,利用計算機視覺技術來取得植物特征并作進一步分析已經變得切實可行[1]。
本文針對溫室大棚采集的雜草圖像進行研究,實現了一種快速植物特征提取與識別算法,能夠滿足實時地為后續變量控制提供信號的要求,為進一步的研究工作打下了一定的基礎。
2圖像處理
2.1圖像分割
利用CCD彩色攝像機獲取的圖像,通過圖像采集卡將獲取的圖像以真彩色24位位圖的格式存儲。真彩色24位位圖在存儲格式上是以3個字節表示圖像中的一個像素點。這三個字節分別存儲像素點的R、G、B顏色分量值。三個值根據RGB顏色坐標系統(見圖1)合成這個像素點的顏色值。目的一是為了獲得更多的信息量,二是為了減少圖像解壓縮的過程,加快處理速度。
圖像分割是由圖像處理到圖像分析的關鍵步驟,也是一種基本的計算機視覺技術。隨后的圖像處理,諸如特征提取和對象識別,都依賴于圖像分割的質量。圖像分割就是指把圖像分成各具特性的區域并提取感興趣目標的技術和過程[2]。盡管人們在圖像分割方面做了許多研究工作,但由于沒有通用的分割理論,現己提出的分割算法大都是針對具體問題的,并沒有一種適合所有圖像的通用分割算法[3]。這里的圖像分割,主要是指去除
植物圖像中的土壤背景及作物殘茬。為了有效的將葉面與背景區分,要對原始圖像數據進行選擇和變換,得到
最能反映分類本質的特征。在此所說的圖像特征,指的是圖像中各個點的特征,而不是整個圖像的整體特征。
對于彩色圖像分割問題,必須充分利用彩色圖像所包含的豐富的色彩信息,選擇適當的特征,使目標和背景能依據特征上的差別進行區分,利用這個顏色特征將彩色圖像轉變成灰度圖像,再確定閾值將灰度圖像二值化。
2.2RGB和HSI坐標系統
數字圖像處理中,常用的顏色坐標系統有RGB和HSI坐標系統(坐標系統圖如圖1、圖2)。RGB顏色坐標系統以紅R、綠G、藍B三種顏色為基色,其它顏色由這三種基色加權混合而成。HSI坐標系統中H表示色調(Hue),S表示飽和度(Saturation),I表示密度,對應圖像的亮度(Intensity)。面向硬件設備(如彩色顯示器和打印機等)的最常用彩色坐標系統是RGB坐標系統,而面向彩色處理的最常用顏色坐標系統是HSI坐標系統,HSI坐標系統有兩個特點:其一,I分量與圖像的彩色信息無關;其二,H和S分量與人感受顏色的方式是緊密相連的。這些特點使得HSI坐標系統非常適合于借助人的視覺系統來感知彩色特性的圖像處理算法[4]。
圖1RGB顏色坐標系統圖2HSI顏色坐標系統
從RGB坐標系統到HSI坐標系統的轉換公式如下:
在RGB顏色坐標系統中,如果不考慮光照強度,而只對色度感興趣,則只要知道R、G、B的相對值即可。相對值r、g、b稱為色度坐標,其計算公式如下:
(2)
其中,Rn、Gn、Bn分別是規范到0~l之間的RGB值,其計算公式如下:
(3)
式中的Rm、Gm、Bm分別是RGB顏色坐標系中的較大分量值。不同的彩色顯示系統有不同的取值范圍,例如,一個24位的真彩色顯示系統中,Rm=Gm=Bm,此時r、g、b可按下式計算
(4)
2.3統計實驗
物體的顏色是由它的反射光譜特性和光源特性所決定的。由于有生命的雜草的反射光譜特性不同于無生命的土壤背景,因而兩者在顏色上形成了鮮明的對比,但在亮度上差別不明顯。對不同土壤、土壤殘留物以及各種光照條件下的用于識別雜草顏色指數所做的研究表明,在通常情況下,植物圖像的背景即土壤有較大的r、b值,而其g值卻總小于植物本身的g值,這里r、g、b是歸一化的顏色分量,其計算公式如(4)。通過研究利用r-b、g-b、(g-b)/|r-g|和(2g-r-b)等指標來區別植物與非植物背景是非常有效的。本文在前人的研究基礎上,利用AOI(Areaofinterest,感興趣區域)測試工具對大量的包含各種類型的雜草圖像進行顏色特征的分析,采集了不同土壤、作物殘留物以及各種光照條件下溫室大棚內的雜草圖像。統計研究上述四種歸一化顏色特征參數的均值和標準偏差,以及(2G-R-B)顏色特征參數和H、S、I值的均值和標準偏差。統計的結果如下表1、表2、表3、表4。為了便于計算,作了如下規定:為了避免分母為零的情況發生,規定在(-0.01,0.01)之間的(r-g)值為0.01;有些葉子像素的g值遠大于r值,從而導致
(g-b)/|r-g|很小,為避免這種情況,當(r-g)小于-0.08時,(r-g)的值設置為0.01。(注:“殘茬土壤”為含有作物殘茬的土壤)
2.4結果分析
由表l和表2可以得出以下結論:
(1)對于r、g、b三個分量值,干土大于濕土,這是因為干土的反射率高于濕土的反射率,土壤濕度越大,則r、g、b值越低。
(2)在相同的土壤濕度下,由于有麥茬等覆蓋物的區域的反射率低于沒有覆蓋物的區域,因此,其色度坐標r、g、b較小,麥茬覆蓋率越高,則該區域的r、g、b分量值就越低。
(3)土壤、麥茬等非植物背景的紅色分量占主導地位,而植物部分的綠色分量g占主導地位,從而為植物與非植物背景的識別提供了很好的依據。
(4)植物部分的(g-b)的值比非植物部分稍高,而非植物部分的(r-g)的值稍高于植物部分,但差別都不明顯,而且偏差相對較大,不太適合于背景分割。
(5)植物部分的(g-b)/|r-g|值高于非植物部分,且差別比較明顯,所以(g-b)/|r-g|值也是背景分離的一個非常有用的顏色參數。但是(g-b)/|r-g|的值計算比較麻煩,尤其是當(r-g)的值較小時,(g-b)/|r-g|就會變得很大,從而導致其偏差較大,不利于背景分割。
(6)植物部分的過綠特征(ExcessGreen,2g-r-b)大于土壤等非植物部分,非植物部分的過綠特征值一般小于等于零,而植物部分的過綠特征值一般大于等于0.20,且過綠特征的偏差都相對較小。因此,過綠特征是雜草圖像中用于背景分離的很好的閾值參數[5]。
由表3可以得出以下結論:
(7)沒有歸一化的RGB值的偏差較大,主要是因為光照強度的變化所導致的。
(8)對于沒有歸一化的過綠特征(2G-R-B)而言,植物部分的值遠大于零,而非植物部分的值在零附近。雖然植物部分與非植物部分的過綠特征的偏差都相對較大,但是兩部分的過綠特征值相距甚遠,幾乎沒有重疊現象,故由沒有歸一化的RGB值所產生的過綠特征同樣可用于雜草圖像的背景分割,并且計算簡單,處理速度快。但光照強度的變化不宜過大。
由表4可以得出以下結論:
(9)植物部分的飽和度稍高于非植物部分,而且飽和度的偏差相對較大,兩部分的飽和度值交迭嚴重,故飽和度在雜草識別中沒有可以利用的信息。
(10)植物部分的亮度稍高于非植物部分,但差別甚微,而且相對偏差很大,不能用于雜草識別中的背景分割。
(11)植物部分的色度值遠遠高于非植物部分,土壤濕度增加時,其色度值略有增加,但幅度不大,而且色度的標準偏差相對很小,非植物部分與植物部分的色度范圍幾乎不存在重疊現象,故色度也是可以用于雜草背景分割的參數。
3結論
綜上所述,(2g-r-b)、(2G-R-B)、色度H三種顏色特征值都為雜草與土壤背景提供了足夠的對比度,有利于雜草圖像的背景分割。本文在圖像處理試驗中發現,對于由沒有歸一化的RGB分量所產生的過綠特征(2G-R-B),在室內光照強度相對比較穩定的條件下,在雜草與土壤背景之間的反差很大,因而可以用于雜草圖像的背景分割,而且在這種情況下一些圖像由彩色圖像轉成灰度圖像的處理效果比采用(2g-r-b)顏色特征值的處理效果更好,結合計算機系統中采用的真彩色24位bmp圖像文件格式考慮,采用(2G-R-B)顏色特征值計算簡單,處理速度快,可以很好的將彩色圖像轉成灰度圖,并且為下一步的圖像分割作好了準備。
本系統軟件通過提取圖像中每一個像素的R、G、B三個分量值計算出(2G-R-B)顏色特征值,將彩色圖像轉變成灰度圖像顯示,因而可以利用圖像的(2G-R-B)顏色特征值進行下一步灰度圖像的閾值分割。
植物小論文:植物水澇脅迫研究論文
摘要:本文概述了植物水澇脅迫的國內外研究現狀及進展,介紹了水澇脅迫對植物的主要危害,闡述了植物對耐澇的適應性機理,提出并討論了在植物耐澇方面有待進一步探討和研究的問題,以期為該領域的研究提供一定的參考。
關鍵詞:水澇脅迫適應性機理研究進展
按照Levitt的分類,水分脅迫包括干旱脅迫(水分虧缺)和水澇脅迫(洪澇)。水澇脅迫對植物產生的傷害稱為澇害。澇害是世界上許多國家的重大災害。隨著全球環境的不斷惡化,生態系統嚴重破壞,全球氣候異常加劇,雨量分布極不均衡,局部地區水災不斷,土壤淹水現象更是極為常見,世界各國都非常重視防澇抗洪、水土保持等問題的研究。我國也是一個洪澇災害比較嚴重的國家,大約有2/3國土面積存在不同程度的澇害,危害極大。認識植物對水澇脅迫響應的機理,揭示其適應機制,從而合理地選擇和定向培育耐澇性品種,減輕淹水對農業生產的危害,對于我國的農業生產具有重要的理論和現實意義。
一、水澇脅迫對植物的危害
植物對水的需求是有一定限度的,水分過多或過少,同樣對植物不利,水分虧缺產生旱害,抑制植物生長;土壤水分過多產生澇害,植物生長不好,甚至爛根死苗[1]。澇害會影響植物的生長發育,尤其是旱生植物在水澇情況下其形態、生理都會受到嚴重影響,大部分維管植物在淹水環境中均表現出明顯的傷害,甚至死亡。但澇害對植物的危害主要原因不在于水自身,而是由于水分過多所誘導的次生脅迫而造成的。
1.水澇脅迫對植物細胞膜的影響
當植物處于水澇狀態時,細胞內自由基的產生與清除之間的平衡遭到破壞,造成自由基的積累從而破壞膜的選擇透性。晏斌等研究后認為,在澇漬脅迫下玉米體內正常的活性氧代謝平衡破壞,首先是SOD活性受抑制,導致O2-增生。故認為葉片的澇漬傷害可能主要是過量O2-積累產生MDA,引起蛋白質、核酸分子發生交聯反應和變性、破壞膜和生物大分子物質,加快了衰老速度[2]。魏和平等以玉米為材料,研究淹水條件下葉片細胞超微結構的變化,發現首先液泡膜內餡逐漸松馳,葉綠體向外突出一個泡狀結構,隨后進一步破壞解體,且葉綠體結果破壞在液泡膜出現破裂之前,其次是線粒體、細胞核解體。后二者的破壞是淹水缺水造成還是細胞死亡過程中消化酶所致,尚須進一步研究。
2.澇害對植物物質代謝的影響
(1)水澇對植物光合作用的影響
土壤淹水后,不耐澇植物的光合速率迅速下降。雖然在一定時間內,甚至在較長時間內淹水并不引起植株葉片水分虧缺,有時還會提高葉片的水勢,但仍會很快引起氣孔關閉,葉片CO2擴散的氣孔阻力增加。隨淹水時間的延長,葉綠素含量下降,葉片早衰、脫落。土壤淹水不僅降低光合速率,光合產物的運輸也有所下降[3]。漬水下凈光合速率與產量的變化顯著正相關,可作為耐澇性選擇指標。淹水下,植物光呼吸酶活性受影響,光呼吸加強.水分脅迫下光呼吸具有特殊的防止光抑制作用,通過CO2循環有效耗散過剩能量,從而保護植物在逆境下的光抑制。
(2)水澇對植物呼吸作用的影響
澇害減少了植物組織與土壤間的氣體交換,導致根部區域形成缺氧或厭氧環境,這是澇害各種反應中的主要決定因子。由于土壤中的氧氣迅速虧缺,引起土壤和厭氧微生物產生了許多對植物有害的物質,這些有害物質將隨著淹水的不同程度影響著植物的正常生長和發育。另外,植物體內淹水缺氧,導致根部厭氧代謝產生的乙醇、乙醛等物質對細胞具有毒性,對蛋白質結構造成破壞;產生的乳酸及液泡H+外滲等原因會導致細胞質酸中毒;發酵還會使線粒體結構破壞,細胞能荷下降,細胞中氧自由基增加,保護酶如SOD,POD等活性下降,質膜透性劇增,導致細胞嚴重的厭氧傷害[4].
(3)根際缺氧對礦質營養的影響
缺氧條件下,植物對土壤中礦質元素的吸收大大減少,主要原因是在缺氧條件下植物只能利用無氧呼吸產生的能量,無氧呼吸產生能量比有氧呼吸少得很多,必然會降低根系細胞ATP的濃度,削弱了根系主動吸收礦質的能力。在缺氧條件下,植物的蒸騰作用降低,蒸騰流流速減慢,礦質元素從根系運輸到地上部分的數量減少;另外,缺氧條件下,土壤氣體交換受阻,土壤中CO2濃度增大,氧氣相對減少,好氣性微生物數量減少,厭氣性微生物增多,使土壤酸度增大,改變了土壤微環境,導致土壤礦質元素有效狀況的改變,從而影響植物根系對有效礦質的吸收和積累。由于氧氣虧缺導致土壤氧化還原電勢降低,使某些離子還原成更可溶更有毒的形式(如硫化物H2S,FeS)。從而使細胞生理機能下降,從而引起根腐和木質化。
3.根際缺氧對植物激素的影響
土壤淹水后改變了植物內源激素的合成和運輸,植株根內GA和CTK合成受阻,加劇葉片衰老和脫落。逆境條件下植物體內乙烯含量增加。一些研究者認為是缺水植物體內氧分壓降低,誘導根中ACC合成基因促進根中ACC的合成,ACC隨蒸騰液流由根系向地上部分運輸,地上部分的ACC在通氣條件下轉變為乙烯[5]。近來已將乙烯在根系的合成更詳細地研究清楚,在O2輻射進入根系組織的過程中,由于細胞壁的阻礙和代謝活躍皮層的存在,在根系組織中形成一種從根外層到根中柱部位低氧到缺氧的O2體積分數梯度,結果在缺氧中柱由不需要O2的ACC合成酶將ASM合成ACC,從中柱運ACC輸到低氧皮層細胞,由需要O2的ACC氧化酶將ACC氧化成乙烯,再從根部運輸到地上部分,促進莖的加粗、次生根的發育及葉片衰老脫落[6]。另外,在缺氧條件下,植物地上部分ABA合成加強,減小了向根系運輸的數量,地上部分ABA質量分數隨之增大,并進一步抑制ABA向根部的運輸。同時缺氧也可能干擾赤霉素和細胞分裂素的合成。
二、植物對水澇脅迫的適應性機理
1.植物耐澇的形態學適應
(1)根系生長的表面化
在水澇脅迫條件下,有些植物根系表層化并且變細,根毛增多,根系能減少氧氣在細胞中擴散的阻力,又不會形成根中部細胞的缺氧,還可以增加根系表面積,有利氧的吸收;一些深根植物對缺氧的適應是根部細胞間形成大量通氣間隙,便于氧氣擴散,根系生長在深層土壤中,也可以獲得氧氣,同時,有些植物如玉米、小麥、向日葵等,在水表層的莖節處會長出不定根,不定根伸長區內有發達的通氣組織形成,使根內部組織孔隙度大幅提高。電鏡細胞化學研究結果,不定根根尖細胞內ATP酶的分布高于正常根[7]。ATP酶活性上升,表明不定根根尖細胞具有較高細胞分裂能力和生理活性,根系氧氣攝取和運輸能力明顯改善。
(2)形成根際通氣組織。
誘發通氣組織形成的原因是由于根系和微生物活動消耗氧氣,根系的厭氧環境促進植物乙烯的生成和積累,覆蓋根系的水又會通過降低乙烯的釋放而加劇這種積累。乙烯濃度增加促進纖維素酶的活性,在酶的作用下,根尖皮層組織中細胞分離或部分皮層細胞崩潰,形成通氣組織。可促進氧氣擴散進根部,同時使根部的甲烷、H2S、CO2等氣體排到體外,調節根際氧化勢,排泄廢氣。
以往對植物耐澇形態學機理主要局限于根的研究,近年來國內外一些學者逐步對植物地上部在淹水狀態下發生的形態學變化也進行了研究。目前,對植物淹水環境下形態學適應的相關研究仍較少,且局限于水稻、小麥等少數幾種植物,因此,有待于進一步研究。
2.植物對淹水的代謝適應
(1)澇害脅迫下植物代謝途徑的改變
有氧存在時植物不存在發酵途徑,但在低氧時立即誘導出現,說明它們在植物適應低氧存活機制中起著重要作用。植物受澇時,由于根部區域缺氧不能進行正常的有氧代謝,而為了維持正常的或至少是低的生命活動,能量的供應也是必不可少的。因此在厭氧條件下,細胞能量的供應主要依賴于無氧發酵途徑產生ATP。在受澇時,主要有三種活躍的發酵途徑:乙醇發酵途徑、乳酸發酵途徑和植物特有的丙氨酸發酵途徑。但這三種途徑是怎樣又是在多大程度上對缺氧脅迫的耐性做出貢獻以及它們之間是如何相互作用的仍不清楚。
在澇害脅迫時,除了發酵途徑外,在有些植物中還存在磷酸戊糖途徑和蘋果酸代謝作為能量供應的補充,以減小發酵途徑產生的乙醇、乳酸等有毒物質的毒害作用[8]。厭氧條件下,參與糖酵解過程的酶也發生變化,厭氧誘導表達出一類正常狀況下不表達的糖酵解酶[9]。此外,有些濕地植物可能存在特殊的代謝,如使用PPi替代ATP作為高能磷酸的供體。低氧鍛煉的玉米,根尖存活時間以及胞質酸化與ATP含量無關,暗示PPi在起作用[10]。
(2)澇害脅迫下蛋白質的合成
逆境下植物葉片游離脯氨酸累積,原因一是葉片組織多種酶活性降低,脯氨酸氧化受阻,造成游離脯氨酸積累;二是谷氨酸合成脯氨酸的速度增加。脯氨酸可提高植物細胞原生質滲透壓,防水分散失以及提高原生質膠體的穩定性,從而提高植物體抗性[11]。植物抗逆性途徑大多與蛋白質尤其是酶有關,在短時淹水逆境下,酶活性增強,但隨時間延長這些酶的活性下降。許多研究結果表明在澇漬脅迫條件下,植物體內誘導合成了一些新的蛋白或酶類物質。一些耐水澇脅迫的植物,如水稻和稻稗,在氧脅迫條件下糖酵解代謝酶類的活性明顯被促進,例如乙醇發酵、糖酵解代謝、磷酸戊糖代謝酶活性被促進,甚至三羧酸循環在缺氧條件下也有一定活性,這樣濕生植物就可以在代謝上適應水澇脅迫所造成的缺氧生境。以玉米為材料在厭氧條件下的研究發現,玉米新合成兩類蛋白:過渡多肽和厭氧多肽,并與糖酵解或糖代謝有關[12]。目前已克隆了一些與植物抗澇性相關的基因,主要是編碼厭氧脅迫蛋白的基因、SOD酶基因、植物血紅蛋白等。隨著基因工程技術的完善,利用轉基因技術培育抗澇性植物材料將成為未來抗澇性育種的重要手段。
目前,對于提高植物的耐澇性方面的研究仍然較少,有研究表明使用生長調節劑如PP333、BR-120、復合醇等及外源活性氧清除劑能有效緩解澇害,但在大田條件下,這些措施有一定的局限性。目前迫切需要確定、直觀的生理指標,從澇害下植株形態結構及代謝適應性分子機制入手,尋找適宜的耐澇基因,通過轉基因技術選育抗淹耐澇品種。
植物小論文:攀緣植物在園林綠化中的應用分析論文
論文關鍵詞園林綠化;攀緣植物;應用
論文摘要攀緣植物是園林植物中重要的一類,它們的攀緣習性和觀賞特性各異,在園林造景中有著特殊的用途,是重要的垂直綠化材料。可廣泛應用于棚架、花格、籬垣、涼廊、墻面、陽臺、欄桿和屋頂等多種造景之中,形成優美的園林景觀。
攀緣植物是我國造園中常用的植物材料,無論是富麗堂皇的皇家園林,還是玲瓏雅致的私家園林,都不乏攀緣植物的應用。近年來,隨著我國城市建設步伐的加快,高層建筑不斷增加,可用于園林綠化的面積越來越少,充分利用攀緣植物進行垂直綠化是拓展綠化空間、增加城市綠量、提高整體綠化水平、改善生態環境的重要途徑。
1攀緣植物的類別
1.1纏繞類
依靠自身纏繞支持物而向上延伸生長,攀緣能力強。常見栽培的有紫藤、金銀花、木通、油麻藤、蔦蘿、牽牛、何首烏等。
1.2卷須類
依靠特殊的變態器官——卷須(莖卷須、葉卷須等)而攀緣,攀緣能力也很強,如在農業觀光園和度假村中常應用的葡萄、觀賞南瓜、葫蘆、絲瓜、西番蓮、炮仗花、香豌豆等。
1.3吸附類
有氣生根或吸盤,依靠吸附作用而攀緣,如具有吸盤的爬山虎、五葉地錦,具有氣生根的常春藤、凌霄、扶芳藤、絡石、薜荔等。
1.4蔓生類
沒有特殊的攀緣器官,僅靠細柔而蔓生的枝條,攀緣能力最弱,但垂吊效果好,常見的有薔薇、木香、葉子花、藤本月季等。
2攀緣植物的應用形式
2.1附壁式
附著于墻體進行造景,可用于各種墻面、擋土墻、橋梁、樓房等垂直側面的綠化。在植物選擇上,應當以吸附類攀緣植物為主。在較粗糙的表面,可選擇枝葉較粗大的種類,如爬山虎、薜荔、凌霄等,便于攀爬;而表面光滑細密的墻面則選用枝葉細小、吸附能力強的種類。
2.2籬垣式
附著于籬垣進行造景的手法,如籬架、欄桿、鐵絲網、柵欄、矮墻、花格的綠化,這類設施在園林中最基本的用途是防護或分隔,也可單獨使用構成景觀。在公園中,利用富有自然風味的竹竿等材料,編制各式籬架或圍欄,配以牽牛、金銀花、蔦蘿、薔薇等,結合古樸的茅亭,別具一番情趣。
2.3棚架式
附著于棚架進行造景,其裝飾性和實用性很強,既可作為園林小品獨立成景,又具有遮蔭功能,有時還具有分隔空間的作用。在中國古典園林中,棚架可以是木架、竹架和繩架,也可以與亭、廊、水榭、園門、園橋相結合,組成外形優美的園林建筑群,甚至可用于屋頂花園。棚架形式不拘,繁簡不限,可根據地形、空間和功能而定,“隨形而彎,依勢而曲”,但應與周圍環境在形體、色彩、風格上相協調。其造型可如花瓶狀、傘亭狀、蘑菇狀等。就材料而言,有竹木結構、繩索結構、鋼筋混凝土結構、磚石結構、金屬結構和混雜結構等。竹木和繩索結構棚架樸實、自然、價廉、易加工,但耐久性差;鋼筋混凝土結構可根據設計要求澆灌成各種形狀,靈活多樣,經久耐用,因而應用最為普遍;金屬結構輕巧易制,但炎熱的夏天容易燙傷植物的嫩枝葉。
2.4立柱式
附著于假山置石上,自古就有“山借樹而為衣,樹借山而為骨,樹不可繁要見山之秀麗”的說法。懸崖峭壁倒掛三五株老藤,柔條垂拂、堅柔相襯,使人更感到假山的崇高俊美。利用攀緣植物點綴假山置石,應當考慮植物與山石紋理、色彩的對比和統一。若主要表現山石的優美,可稀疏點綴蔦蘿、蔓長春花、小葉扶芳藤等枝葉細小的種類,讓山石美的部分充分顯露出來。如果假山之中設計有水景,在兩側配以常春藤、光葉子花等,則可達到相得益彰的效果。若欲表現假山植被茂盛的狀況,則可選擇枝葉茂密的種類,如五葉地錦、紫藤、凌霄、扶芳藤2.5垂掛式
吸附類的攀緣植物最適于立柱式造景,在選擇植物材料時應當充分考慮這些因素,選用那些適應性強、抗污染的種類,如五葉地錦、爬山虎等。在陽臺和屋頂利用攀緣植物綠化后,柔蔓懸垂,綠意濃濃,可以使高層建筑立面有綠色點綴,使樓房和城市景觀得到美化。
3主要應用攀緣植物品種選擇的依據
3.1生態要求,要考慮立地條件
不同攀緣植物對環境條件要求不同,因此在進行垂直綠化時應考慮立地條件。在進行墻面綠化時,應考慮方向問題,北墻面應選擇耐陰植物,如中國地錦是極耐陰的攀緣植物,用于北墻比用于西墻生長迅速,生長勢強,開花結果繁茂。西墻面綠化應選擇喜光、耐旱的植物,如爬山虎等。在北
方主要是考慮植物材料的抗寒、抗旱性。
3.2功能要求,根據不同形式正確選用植物
不同的綠地環境有不同的功能要求,植物造景也必須隨之改變。在綠化中,如果是用于降低建筑墻面及室內溫度,應該用生長快、枝葉茂盛的攀緣植物,這一類植物有爬山虎、五葉地錦、常春藤等。如果是用于防塵的,應盡量選用葉面粗糙且密度大的攀緣植物,如中華獼猴桃等。對于涼亭或棚架等設施,在提供觀賞的同時,還應注意夏日的遮蔭與冬日的陽光等實用價值,以選擇枝葉濃密冬季落葉的木質藤本為佳。
3.3注意與建筑物色彩、風格相協調
如紅磚墻不宜選用秋葉變紅的攀緣植物,而灰色、白色墻面,則可選用秋葉紅艷的攀緣植物。
4展望
攀緣植物生長快,占地面積小,且成本低、費用少,是物美價廉、快速綠化環境的良好材料。攀緣植物的應用較大限度地擴大了城市的綠化范圍,美化了居民的生活環境。應用攀緣植物進行垂直綠化是現代園林綠化的一種發展趨勢,不論是室外如墻面、柵欄、立交橋、庭院、亭廊、燈柱、陽臺,還是室內裝潢,都可以進行垂直綠化。目前,我市進行垂直綠化的攀緣植物種類非常少,最多見的是牽牛花、五葉地錦,其余品種所見甚少,有些種類并非園林部門所植,而是居民個人喜好所為。因此,加強科研工作,建立苗木生產基地,努力豐富攀緣植物種類,使攀緣植物在我市園林綠化中大顯身手。
植物小論文:野生觀賞植物資源開發利用研究論文
論文關鍵詞野生觀賞植物資源;開發利用;引種馴化;馴化原理
論文摘要在分析野生植物資源開發現狀的基礎上,提出了應遵循引種馴化的基本原理及園林運用中應注意的問題,能為野生觀賞植物的開發和利用提供指導。
我國地大物博,野生觀賞植物資源極其豐富,高等植物約3萬種,有觀賞價值的園林植物達6000種以上。我國不僅原產觀賞植物種類繁多、品質優良,而且觀賞植物栽培有極其古老的歷史,早在公元前11至公元前7世紀的西周,我國勞動人民已在園圃中培育花木了。盡管如此,在我國城市綠化中,應用的植物種類并不多。如南京、杭州、寧波等城市一般為200~300種,上海有近400種。而且,除了生境條件極特殊的區域,如熱帶、寒帶或干旱地區外,全國大多數城市的綠化沒有很明顯的區別,植物材料單調、雷同,造成千城一面的狀況,這與植物資源大國的地位極不相稱。
1野生觀賞植物資源的開發現狀
1.1家底不清,保護不力
我國豐富多彩的觀賞植物種質資源尚未得到系統、的調查研究,即資源家底還未摸清。目前,不論野生還是栽培的園林植物種質資源,均由于多種原因而面臨許多種類散失和瀕于絕滅的嚴重威脅。野生的如蘭屬和金花茶系的某些種、變種、變型,栽培的如鳳仙花品種,均為最突出的例證[1]。因此,進一步開展資源考察,摸清家底,加強保護是當前的一項迫切任務。近年來中央和地方主管部門做了些保護和管理工作,收到一定效果。如金花茶20世紀80年代由林業部通令全部種類一律禁止出口,后經再度修改,有些種類已對外開放,并在廣西設立金花茶保護區與基因庫,在洛陽建立中國洛陽牡丹基因庫,在武漢建立中國梅花品種資源圃等。
1.2科技落后,盲目引種
①我國野生觀賞植物資源雖很豐富,但大量可供觀賞的種類卻久居深山無人問,仍處于野生狀態,未被開發利用;另一方面,我國育種水平還相當落后,如我國是山茶屬的起源和分布中心,有不少優良茶花的傳統品種和新品種,但與美國、日本、新西蘭等茶花育種發達國家相比差距極大,現國際茶花協會登錄的品種達2.2萬個,而我國山茶栽培品種僅300多個,云南山茶140多個。②有盲目從國外引種的趨勢,尤為嚴重的是我國缺乏對野生植物開發利用的深入研究。各地開發利用缺乏技術支撐,很多個體經營者直接從山上挖掘野生植物;一些政府職能部門缺乏長遠的眼光或追求短期的政績效應,造成資源的極大破壞,無異于殺雞取卵。
1.3“產用研”脫節
①科研與生產脫節。由于科研體制問題,當前科研的一個共同的特點就是與生產相脫離,為科研而科研,通常是或課題結題之后就束之高閣,科研成果的轉化率較低。②生產與應用脫節。生產者由于技術、投入或風險等原因,無力也不愿進行野生觀賞植物資源的開發利用,而是隨大流,生產“大路貨”;而設計者在園林設計中力求滿足人們日益增長的需要,應用盡可能多的植物種類來創造園林景觀,但在實施過程中,卻又因為植物應用的新材料、新品種的缺乏逼迫修改設計方案。
2野生觀賞植物在園林中的應用
植物造景是應用喬木、灌木、藤本及草本植物來創造景觀,充分發揮植物本身形態、線條、色彩等自然美,配置成一幅幅美麗動人的畫面,供人們觀賞[2]。要創造出豐富多彩的植物景觀,首先要有豐富的植物材料。因此,要在保護的基礎上,合理開發利用當地野生觀賞植物資源,既能豐富園林植物種類,克服各地園林植物種類單調,又能突出地方特色,具有事半功倍的效果。
2.1豐富植物種類,提高城市品位
雖然我國具有十分豐富的觀賞植物資源,但是各地城市園林綠化中運用的植物材料顯得單調、雷同,缺乏地方特色,觀賞植物能代表城市的例子并不多見。隨著經濟的發展和人民生活質量的不斷提高,人們對環境的要求越來越高。因此,運用一些新的植物種類來進行城市園林綠化將成為一種趨勢。而野生植物,尤其是鄉土植物不僅能體現鮮明的地方特色,更具有適應性強、容易引種成功的優勢。現在正是野生觀賞植物開發利用的大好時機。
2.2開發野生資源,建設生態城市
城市生態園林主要是指以生態學原理為指導所建設的園林綠地系統。在這個系統中,喬木、灌木、草本和藤本植物被因地制宜地配置在一個群落中,種間相互協調,有復合的層次和相宜的季相色彩,具有不同生態特性的植物各得其所。它是現代城市園林綠化工作較高層次的體現,是人類物質和精神文明發展的必然結果。“小橋流水”、“歲寒三友”之類的詩情畫意已不能滿足現代人游賞及改善環境生態效應的需要了。在生態園林建設中,不僅要注意喬木、灌木、地被植物的復層次生態位,而且要盡量豐富各層次內的植物種類。要讓苔蘚類、蕨類、草本類、藤本類、灌木類、喬木類植物都能在城市園林中找到自己的位置,發揮各自長處。野生植物是植物與環境相適應的好樣板,野生植物資源在生態園林中將起巨大作用。
2.3合理利用野生植物,增加城市物種多樣性
生物多樣性的3個層次中,最基本的就是物種多樣性。在城市中綠地本身有限,在有限的范圍內人工引進野生植物,再現植物的多樣性具有更大的意義。在城市綠化中,近年也提出重視物種多樣性,如從2000年開始,上海實施城市植物多樣性3年行動計劃,3年來,使常用園林植物由原來的400種增加到800種。其他城市也都希望能將物種多樣性運用在園林綠化的實踐中。
3野生觀賞植物資源的引種馴化
要將野生觀賞植物資源成功地運用到城市園林綠化中,首要的工作是引種馴化。引種馴化是將野生或栽培植物的種子或營養體從其自然分布區域或栽培區域引入到新的地區栽培。如果引入地區與原產地自然條件差異不大或引入觀賞植物本身適應范圍較廣,或只需要采取簡單的措施即能適應新環境,并能正常生長發育,達到預期觀賞效果的稱為簡單引種。如果引入地區自然條件和原分布區自然條件差異較大,或引入物種本身適應范圍較窄,只有通過其遺傳性狀改變才能適應新環境或必需采用相應的農業措施,使其產生新的生理適應性的方式為馴化引種[3]。追溯引種馴化理論的歷史時,一般都把達爾文學說作為起點,其觀點使引種馴化成為可能并具有科學的理論依據。真正在國際上最受重視和應用的是德國著名林學家邁爾(MayrH.)1906年提出的氣候相似論。3.1氣候相似論
氣候相似理論認為樹木引進時,引進地和原產地的氣候必須相似,引進的樹木才能正常生長發育。這一理論明確了氣候對樹木引種馴化的制約作用,對樹木引種馴化的實踐有一定的指導意義,不失為現代樹木引種馴化理論的一個重要組成部分,有很多成功的引種例證。如杭州植物園從氣候相近或相同的天目山、黃山、九華山等地引進大量樹種,成活率較高;而南京地處北亞熱帶,其引種范圍則沒有浙江、江西等地廣,很多常綠樹種受到氣候的限制,在南京不能安全越冬。
3.2生態歷史分析法
這一方法是前蘇聯總植物園在試驗了3000多種植物后總結出來的,并由庫里基阿索夫于1953年提出[4]。其理論基礎是根據某一植物區系成分起源的分析和揭露這些成分的生態歷史,在引種工作中我們可以選擇那些外來的區系成分,把它們遷回原來生存過的生態條件下,這些植物不但極容易引種成功而且生產率可以得到大大的提高。最著名的事例是天山苜蓿,它不是天山植物區系的成分,當將其從天山的旱生條件引種至濕生條件下時,它的生長狀態比在天山好,而且其后代的植物體結構和功能也由旱生類型迅速地變回濕生類型。許多孑遺植物的推廣種植成功是對生態歷史分析法強有力的支持,比如,水杉在歷史上曾經是一個廣布種,但由于冰川的襲擊其分布范圍變得十分狹窄,目前該種在很大范圍內的推廣栽培取得了很好的結果。目前此方法對于自然區系植物的引種工作具有特殊的價值。
3.3米丘林學說
米丘林的引種馴化理論是建立在達爾文的進化論觀點之上的,因而得到了創造性的發展,并把植物引種馴化事業推向了一個新的發展階段。這個理論的基礎是有機體與環境是矛盾的統一體,通過改變環境和遺傳育種兩條途徑能夠改造植物的本性,創造新的類型,以滿足人類的需要。這一理論的提出,米丘林主要是依據他在果樹園藝方面的引種馴化經驗,所創造的一套研究方法和他所揭示的一系列規律,對于各類植物的引種馴化工作都具有普遍的理論指導意義。例如,他確定的實生苗法、斯巴達式鍛煉法、定向培育法、逐級馴化法、親本選擇法、遠緣雜交法(包括營養體接近法、混合花粉授粉法、媒介法、雜種培育法及蒙導法)等都是我們現在還在應用的方法。對于植物馴化的定義,米丘林始終認為,馴化必須與改造植物的本性聯系在一起。同時,米丘林提出的有關植物引種馴化的許多觀點,至今在我們的工作中仍是重要的參考。
3.4區系發生法
本法是建立在對區系成分、區系成分的形成歷史和自然生態的研究基礎上的,認為引種起源上有親緣關系的和有某些共性的區系之間的植物容易成功。這一方法可供喬灌木引種時選擇原材料之用。南京中山公園從北美大西洋區系引種松屬植物的成功率很高,其原因就是該地與北美植物區系在起源上和發展歷史上具有較密切的聯系,現在植物區系也具有一定的相似性。
3.5生態相似法
這一方法由中國學者朱彥丞提出,認為植物引種馴化應從整個植物生態環境出發來分析,在生態條件相似時所選擇的植物材料引種就容易成功,生態條件相差懸殊的植物材料引種不易成功。
我國勞動人民在植物引種馴化的理論和方法上也有自己的貢獻,早在漢武帝元鼎6年(公元前111年),就提出了因地制宜、因時制宜的引種原則。北魏賈思勰在《齊民要術》中總結出“順天時,量地利”和“人力之至,抑或可以回天”的引種馴化原理,指出了植物是可以馴化的,20世紀30年代廬山植物園的建立使得植物引種馴化進入了一個新的起點。對野生資源的掠奪性利用已經使人類付出了巨大的代價,21世紀的今天,我們必須在保護的基礎上,充分尊重科學的原理,建立引種—繁殖—栽培馴化的完整體系,并充分利用野生植物種質基因,培育新品種,在園林運用上堅持適地適樹的原則,這才是正確的方向。
植物小論文:居住區綠地植物配置研究論文
論文關鍵詞居住區;植物配置;樹種選擇;重慶
論文摘要居住區是城市園林綠地系統中的重要組成部分,在分析居住區各類綠地的特點及功能的基礎上,結合重慶的實際情況,探討了重慶地區居住區各類綠地的植物配置與樹種選擇。
居住區綠地是城市園林綠地系統中的重要組成部分,是改善城市生態環境的重要環節,同時也是城市居民使用頻率較大、最廣泛的室外活動空間,因此是衡量居住環境質量的重要指標之一。
在城市總體規劃編制中,居住用地占建設用地的比例為20%~32%,而居住區綠地新區建設不低于30%、舊區改建一般不低于25%。大面積的居住區綠地對城市的生態平衡、城市美化以及人們心理的良好作用等都有著重要的意義。近幾年來,居住區不僅改進了單體住宅建筑的建設和商業服務設施的配套建設,也更加重視居住環境質量的提高。在綠化的基礎上注重園林藝術的應用,建成了一大批花園式住宅。
1居住區綠地類型
居住區內綠地分為公共綠地、宅旁綠地、配套公建所屬綠地和道路綠地,其中包括了滿足當地植樹綠化覆土要求,方便居民出入的地下或半地下建筑的屋頂綠地。
1.1居住區公共綠地
公共綠地是為全區居民公共使用的綠地,這類綠地根據不同的規劃布局形式設置相應的中心綠地,以及老年人、兒童活動場地和其他的塊狀、帶狀公共綠地等。
1.1.1居住區公園或小游園。全居住區居民就近使用、面積較大的公共綠地,一般位于居住區的中心位置。
1.1.2組團綠地。這類綠地是直接接近居民的公共綠地,一般面積規模不小于400m2,布局靈活,是以住宅組團內居民為服務對象,設置花木草坪、桌椅、花架、簡易兒童設施等,為居民提供一個休息、活動場所。
居住區公共綠地至少應有一個邊與相應級別的道路相鄰,綠化面積(含水面)不宜小于70%,并宜采用開敞式。
1.2宅旁綠地
宅旁綠地是最基本的綠地類型,包括宅前、宅后以及建筑物本身的綠化,是居住區綠地內總面積較大、居民最經常使用的一種綠地形式。這類綠地令居住區與外界之間、各幢樓之間分隔開,具有美化、阻擋外界視線、噪聲和灰塵的作用,能創造一個安靜、舒適、衛生的生活環境。
1.3配套公建所屬綠地
指居住區的各類公共建筑和公共設施四周的綠地,如中小學、商店、影劇院、醫院等用地周圍的綠地。其綠化布置不僅要滿足公共建筑和公用設施的功能要求,而且要考慮與周圍環境的關系。
1.4道路綠地
居住區的道路可分為居住區道路、小區路、組團路和宅間小路4級。居住區道路綠地是聯系居住區內外道路紅線以內的綠地,將居住區各類綠地聯系起來,是居民上班上學、日常生活的必經之地,也是居民散步的場所,對居住區的綠化面貌有著極大的影響。
2重慶地區居住區綠地植物配置及樹種選擇
居住區綠化應以中心綠地為中心,以道路綠化為網絡,進行統一規劃,不僅要自成體系,而且要與城市綠化系統相協調。合理配置植物對創造舒適優美的居住環境有很大作用。居住區綠地植物配置總的原則如下:
(1)按照植物群落學原理,依據植物的生態習性、生物學特性和園內自身的立地條件,合理安排各類觀賞植物;在植物的布局與配置上,力求使植物的個體美和群體美從景觀的角度得到更好更充分地展示。
(2)植物的配置方式上采用群植、帶植、片植、孤植等手法,沿道路兩側以帶植為主,主要觀賞區以片植為主,建筑和景點周圍以點植、孤植為主,而背景植物則以大面積的群植為主。
(3)適地適樹,多選擇鄉土樹種,堅持常綠與落葉相結合、喬灌草相結合的原則。
(4)注意植物的多樣化。在統一基調的基礎上,力求變化,創造優美的林冠線和林緣線;植物配置要避免雜亂、雷同,不同區域形成不同的特色。
(5)注意植物配置的季相景觀,充分利用植物的觀賞特性,進行色彩的組合與協調,通過植物葉、花、果、枝和干在一年四季中的變化來布置植物。
(6)注重公共綠地中水體景觀的植物配置。通過各類水邊、水際植物和水生植物的合理配置,形成各種良好的親水空間。
2.1公共綠地的植物配置
公共綠地的平面布置可以分為規則式、自由式和混合式(規則式和自由式相結合的布置)。公共綠地因其功能是為居民提供工余、飯后活動休息的場所,園路邊綠化樹種應避免多刺植物(如構骨、絲蘭、月季、玫瑰等)、過敏植物(如漆樹科)和有臭味的植物,多應用夏季遮蔭效果好的大喬木、四季花木、香花植物、色葉花木和豐富的地被植物。
公園和小游園的規劃布局有功能劃分,可設置兒童活動區、青少年活動區和老人安靜休息區等。兒童活動區宜安置適合不同人數游戲的半開敞或開敞空間。植物配置上要求利用植物將兒童活動區與游園其他區域相對分隔開,在該區域的植物材料選擇上盡可能做到多樣化,應該有不同的體型、生態習性、種類和品種的喬木、灌木、綠籬、攀援植物與花卉等,并力求有不同的種植方式,以擴大兒童在植物方面的知識領域,植物配置注意要有明顯的季相變化,如選用臘梅、海棠、山茶、杜鵑、紫薇、連翹、紅楓等。
老人安靜休息區布局應緊湊、忌空曠,緊湊的布局可給老人以安全充實感,而空曠的環境易造成不安全感、孤獨寂寞感和凄涼感;老人活動區應以自然式為主,多用自由曲線,少用直線,以增加輕松、愉快的感覺。該區域多用枝葉茂密、闊葉的樹種,并采取喬灌搭配、多樣種植方式混用為好,色彩在整體上以靜為主,但不可過于冷寂。植物配置應以柔和、使人恬靜舒適的綠色為主,適量的天然暖色的色葉樹種可給老人以溫暖之感,從而喚起他們的生活熱情。在重慶,此類色葉樹種有紅楓、合歡、石楠、銀杏、三角楓、紅葉李、紅繼木等。在圍墻或道路的轉角拐彎處,點綴一些色彩鮮明或姿態優美的植物,可彌補老人大多視力欠佳的缺陷,起到引導、轉換空間的作用。
2.2宅旁綠地的植物配置
宅旁環境綠地遍及整個居住區,其綠化狀況能反映出居住區綠化的總體效果。在綠化布置上應考慮以下幾個方面。
(1)綠化布局、樹種的選擇要體現多樣化,綠化布置要注意尺度感,以免由于樹種選擇不當而造成擁擠、狹窄的不良心理感應。樹木的高度、行數、大小要與庭院的面積、建筑間距、層數相適應。行列式住宅易造成單調感,可以選擇不同的樹種和布置方式,作為識別不同住宅單元的標志。
(2)住宅周圍常因住宅樓的遮擋而造成大面積的陰影,要注意耐蔭樹種的配置,以保陰影部位良好的綠化效果,如珊瑚、羅漢松、桂花、含笑、杜鵑、六月雪、海桐等都是喜蔭或耐蔭植物。
(3)樹木的栽植不要影響住宅的通風采光,特別是南向窗前不宜栽植喬木,尤其是常綠喬木,在冬天由于常綠樹木的遮擋,使室內曬不到太陽,而有陰冷之感。一般大喬木宜在窗外5m之距栽植。
(4)墻基、角隅的綠化,使垂直的建筑墻體與水平地面之間以綠色植物過渡,如麥冬、蔥蘭、巖石杜鵑等,角隅栽植珊瑚、鳳尾竹、棕竹等,使沿墻處、屋角綠樹茵茵,打破呆板、枯燥、僵直的感覺。
(5)多種攀援植物,以綠化花架、墻面、圍欄、矮墻,提高居住區立體綠化效果,遮蔽觀感不雅之物,如五葉地錦、爬山虎、九重葛、紫藤、絡石等。
2.3配套公建所屬綠地的植物配置
這類綠地不僅需要滿足所屬單位對其功能、特點的要求,而且應結合周圍環境,發揮其作為居住區綠地組成部分的重要作用。配套公建所屬綠地與居住區其他綠地相鄰布置,可以通過精巧低矮的花圍墻,使綠化空間相互滲透、相互增景,擴大綠色視野。
2.4道路綠地的植物配置
居住區的主要道路應綠樹成蔭,植物配置方式和樹種選擇應不同于城市街道,形成不同于市區街道的氣氛,使喬木、灌木、綠籬、花卉、地被相結合,顯得更為生動活潑。居住區道路和小區路車輛交通較多,栽植上要考慮行人的遮蔭與交通安全,應選用枝葉茂盛的落葉或常綠喬木作為行道樹,在人行道與居住建筑之間可多行列植或叢植喬灌木,以起到防塵、隔音和遮擋視線的作用。行道樹選擇姿態優美的落葉喬木,具有夏季遮蔭、冬季陽光充足、樹形尤佳的優點。在重慶地區適于作居住區道路行道樹的落葉喬木常見的有銀杏、垂柳、合歡、垂枝榆、黃葛樹、欒樹等;常綠喬木常見的有小葉榕、天竺桂、杜英、廣玉蘭、香樟等。
組團路以人行為主,樹種選擇上可以多選小喬木和開花灌木,特別是一些開花繁密或葉色變化的樹種,如合歡、紅楓、紅葉李、紅繼木、櫻花、臘梅、紫薇等,其配置方式應與宅旁綠地和組團綠地的綠化布局相協調統一,每條道路又應選擇不同的樹種、不同的斷面種植方式。
宅間小路供人行,在靠近住宅2m以內,只宜種植花灌木和草坪,2m以外小路的另一側可種植小喬木。各幢住戶門前宅間小路應選擇不同的樹種,采取不同的配置方式,形成不同的景觀,也便于識別家門。
3結語
居住區綠化是園林綠化的一部分,是以植物為主要材料的生態園林綠化,其目的是將生態效益、社會效益和經濟效益融為一體,以豐富的植物景觀為主體,兼容了文化休憩的功能,為居民創造、整潔、舒適、優美的生活環境。