植物多样性研究

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植物多样性研究范文第1篇

关键词：木兰科；遗传多样性；研究

木兰科（Magnoliaceae）植物是古老的第三纪孑遗植物，分布于亚洲、美洲的热带至温带，我国有11属约9O种，主要分布在长江以南，华南至西南的地方[1]。据记载，木兰科是被子植物中受到严重威胁种类最多的科，其中有8属35种是中国濒危稀有植物[2]。

生物保护的最终目标是保证物种或居群的延续及维持物种的进化潜力[2]。物种的遗传多样性既是其维持繁殖活力和适应环境变化的基础，同时又是其它一切多样性的基础[3]，而居群的遗传多样性水平在相当程度上制约着一个居群对环境的适应能力，可以因此预测这个居群未来的发展趋势[4]。种内遗传变化是物种适应环境变化以及物种进化的基础，对物种保护有重要意义[5]。

近年来野生居群遗传多样性的减少已经成为保护生物学最关注的问题[6]，从一个居群或物种的遗传数据可以估算出它的遗传多样性水平、遗传漂变的影响力、遗传分化程度和基因流，了解这些数据是防止这个居群或物种灭绝必须做的第一步[7]。因此，了解木兰科植物中如华木莲、巴东木莲、乐昌含笑等濒危物种的遗传多样性并据此分析其致濒原因，这对保护物种多样性具有非常重要的意义。同时，也有益于研究木兰科的系统分类，系统发育、分布及其起源，被子植物的起源与演化等问题。

1 华木莲属（Sinomanglietia）

1.1 华木莲（S. glauca）

在1999年国务院公布的《国家重点保护野生植物名录》中，华木莲被列为一级保护植物。根据IUCN（国际自然与自然资源保护联合会）（2001）公布的“2001 IUCN Red List Categories and Criteria”，如果一个物种的生活区域不超过100 km2，仅存一个居群，且个体数量还在持续减少，则这个物种属于极度濒危物种。华木莲仅分布于27°34′N～27°36′N，114°19′E～114°22′E[8]，总面积仅16 km2左右，属于极度濒危物种。因此，对华木莲的遗传多样性进行研究，进而探讨其濒危的原因将对华木莲的保护及物种多样性的保护有着非常重要的意义。

林新春和俞志雄利用RAPD分子标记对华木莲的l9个天然群体进行了遗传多样性分析，结果表明：华木莲居群在遗传距离为0.205处可分为三大类：玉金山居群、模式标本树周围居群、模式标本树对面山上的其余居群；19个居群之间的遗传相似性指数介于0.7000～0.9389之间，遗传距离值介于0.0931～0.3808之间，平均观察等位基因数与平均有效等位基因数分别为1.5444和1.3l34，平均基因多样度和平均Shannon信息指数分别为0.1847和0.2782[9]。

华木莲自然居群的遗传多样性水平低于一般物种。与其它濒危植物相比，它低于观光木、北美鹅掌楸及中国鹅掌楸，高于版纳青梅，可能与水杉相当而高于银杉。其居群间的分化可能主要受环境因子选择和基因流阻隔的影响，华木莲陷入濒危之境的主要原因可能是生境破坏严重和它自身的生物生态学特性。应对华木莲现有生境进行保护，并人工促进生长更新，扩大现有居群，提高遗传多样性，并开展迁地保护。

廖文芳和夏念和运用ISSR标记对采自江西宜春的华木莲进行遗传多样性研究，结果表明，无论与物种的遗传多样性平均水平，还是与同科的乐昌含笑和观光木，或其它特有、珍稀濒危物种相比，华木莲的遗传多样性都是很低的，其遗传结构显示了它作为珍稀濒危物种的特性[10]。研究指出了导致华木莲遗传多样性较低的两个可能原因：一是华木莲演化历史与生境破坏。最早的、最可靠的木兰科大化石出现在白垩纪[11]，第三纪时，木兰科植物曾经广泛分布于北半球[12]，到第四纪，我国东部出现了干冷与湿暖气候的交替变化[13]，极不利于当地植物的生长，华木莲的生长可能在历史的气候变迁中遭遇了严重的瓶颈效应，从而遗传多样性极低。二是人为破坏。华木莲是国家保护树种，而且个体很少，竹林中的成年华木莲大树在当地的林业部门有记录，而幼苗则无记录，农民为其自身的利益，常在竹林管理时将华木莲幼苗清除，使华木莲个体数量急剧减少，直接导致了华木莲遗传多样性的降低。人为破坏是导致华木莲遗传多样性低的直接原因，而低的遗传多样性是导致华木莲濒危的主要原因。

在保护珍稀濒危植物中，栖息地的保护被认为是最重要的。由于华木莲种群数量稀少，生长区域狭窄，遗传多样性水平低，抗干扰能力弱，因此，对华木莲的保护应以就地保护为主，将华木莲的整个生长区域保护起来，以提高其遗传多样性。为了增加遗传变异，在就地保护的同时，还应该进行迁地保护。在迁地保护过程中应尽可能地从华木莲的整个生长区引种，由于华木莲靠昆虫传粉（主要是甲虫），种子的传播主要依靠鸟类，在进行迁地保护时，应充分保证移栽后华木莲的正常繁殖，在选择栽培地时，尽量选择与华木莲原始生境相似，受外界干扰少的区域，以保证移栽后华木莲的成活及生长；同时，应该尽量避免移栽幼苗，而采用种子培育的方法进行移栽 [10]。

2 木莲属（Manglietia）

2.1 巴东木莲（M. patungensis）

巴东木莲隶属于木兰科木莲属，为我国特有珍稀濒危物种。分布范围狭窄，仅见于湖北、湖南、重庆及四川的局部地区，且极为零散，很多居群的个体数量不超过10株，较大的分布点估计有30株以上。垂直分布多见于海拔600～1000 m 的密林中[14]，其树形美观、四季常绿，是良好的园林绿化树种，树皮为中药厚朴的代用品。尽管我国的植物学工作者对其繁殖技术进行了一定的研究[15，16]，但整体来看研究较少，资料欠缺，尤其在居群遗传多样度及遗传结构方面。

何敬胜等[17]采用等位酶分子标记的技术和方法，系统地对巴东木莲遗传多样性、遗传变异程度进行了研究。结果表明，巴东木莲具有较高的遗传多样性和一定程度的遗传分化。[此为18号文献，与17号文献的顺序应该调整一下。]较高的遗传多样性可能与其繁育系统等生物学特性、生活习性及生境特点有关。其次，巴东木莲为长寿命多年生的树种，而且种子萌发能力较强[18]，在相当长的时间内可以保持原有的遗传多样性。最后，巴东木莲所处的长江流域地形复杂、气候差异显著，在第四纪冰川期成为许多第三纪古老植物和特有植物的避难所，并形成一个遗传多样性孑遗中心，也是木兰科植物的现代分布中心和多样性中心之一。与受第四纪冰川影响更大的北美相比，该地区更有利于物种在冰期保持遗传多样性，从而削弱冰期后的瓶颈效应。

巴东木莲目前仍有较高的遗传多样性，说明导致它濒危的不是遗传基础，而是生境破坏。因此，建议以就地保护为主，迁地保护为必要补充[17]。

3 含笑属（Michelia）

3.1 乐昌含笑（Mi. chapensis）

乐昌含笑，木兰科含笑属植物，自然分布于我国中亚热带偏南地区，是南方常绿阔叶林的主要组成树种之一。原始林因受人为砍伐的影响，现呈间断零散分布，水平分布东起福建武夷山，西至贵州黔东南山区，南至广东怀集，北达湖南慈利，包括江西、湖南、广东、广西、贵州、福建六省[19]。乐昌含笑自20世纪90年代中期被作为优良绿化树种推出后，在华东地区得到广泛研究利用，其引种育苗、嫁接繁殖等方面的技术很快被攻克了。但是，由于乐昌含笑开发利用前期被无节制地采种和砍伐，野生资源遭到了严重的破坏，遗传多样性受到严峻考验。

姜景名和滕花景应用随机扩增多态DNA（RAPD）标记方法分析了珍稀木兰科植物乐昌含笑6个种群的遗传多样性及分化程度，探讨了其群体遗传结构。研究结果揭示乐昌含笑具有较高的遗传多样性，平均Shannon指数为0.4751，多态位点频率高达81.98%，种群间的基因分化系数为22.26%[20]。

乐昌含笑群体内的遗传变异大于群体间的遗传变异，所以在进行种质收集或种源试验时，可以适当地在群体内加大取样单株的数量，以增加遗传变异的来源[20]。

4 鹅掌楸属（Liriodendron）

鹅掌楸属现存2种，一种是生长在我国中部和南部山区的中国鹅掌楸（L. chinese），另一种是生长在美国中西部至加拿大东南部一带的北美鹅掌楸（L. tulipifera），既是地球上残存并处于濒危状态的双种属，被称为跨洲际分布的特殊类型“树种对”，又是优良的杂交育种配对亲本种[21-22]。

20世纪90年代Parks等人[23]和Parks本人[24] 分别利用等位酶标记和RFLP技术进行了中国鹅掌楸与北美鹅掌楸的遗传分析，计算出Nei’s遗传距离为0.434，北美鹅掌楸的群体遗传变异与遗传多样性大于其他异交授粉树种。国内同时期的研究得出了鹅掌楸育种潜力大，中国鹅掌楸与北美鹅掌楸各自空间格局形成的假说[21，25]。1997年朱晓琴等人通过等位酶分析研究，认为鹅掌楸种内遗传多样性水平较高，种内遗传变异的20.6%分布在群体间、79.4%分布在群体内，东部分布亚区的多样性水平和群体问分化程度高于西部，其遗传多样性水平随着纬度增加而递减[26-27]。近年来，逐步开展了鹅掌楸花粉流标记和检测鹅掌楸属种间杂交的花粉污染等研究[28-29]。

刘丹和顾万春运用群体遗传学原理、RAPD分子标记技术，从DNA分子水平阐述鹅掌楸的群体遗传多样性、群体遗传变异规律等，探讨中国鹅掌楸、北美鹅掌楸遗传变异丰富程度及杂种鹅掌楸的偏重亲本杂交程度，为鹅掌楸遗传资源保存、测定、评价和利用提供实验依据[30]。

RAPD所提供的遗传信息与已发表的中国鹅掌楸等位酶揭示的遗传规律大致相符。研究结果从分子水平上进一步证实了中国鹅掌楸群体具有丰富的遗传多样性，并证实了北美鹅掌楸遗传多样性要高于中国鹅掌楸。

在中国鹅掌揪、北美鹅掌揪的等位酶研究中，用RAPD分析结合表型研究的结果都表明鹅掌楸存在着广泛而丰富的遗传变异，但为什么又处于濒危状态？许多学者分别从不同角度进行了论证，多数人认为是生殖上隔离和濒危生态造成鹅掌楸日趋濒危，但如何挖掘其广泛的遗传资源，还有待探讨。

5 观光木属（Tsoongiodendron）

5.1 观光木（Tsoongiodendron odolum）

观光木是木兰科单种属植物，其形态与含笑属相近，因其聚合果于果熟时愈合而与含笑属不同，是研究被子植物系统发育方面的重要材料。该种分布区很广，包括湖南、江西南部、福建、广东、广西、云南东部及海南，但种群通常较小，为稀有植物，是我国二级保护植物[31]。

植物多样性研究范文第2篇

关键词：α-多样性；指标；植物

中图分类号：Q949 文献标识码：A DOI编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2013.08.024

生物多样性是地球生物数十亿年进化的结果，是人类赖以生存和发展的物质基础，它不仅给人类提供了丰富的食物、药物资源，而且在保持水土、调节气候、维持自然平衡等方面起着不可替代的作用，是人类社会可持续发展的生存支持系统[1]。生物多样性已成为生物学、生态学等学科最为热门的研究领域之一。

关于生物多样性的内涵，通常有4个层次： 遗传（ 基因）多样性、物种多样性、生态系统多样性和景观多样性[2-3]。其中，物种多样性则是生物多样性最基础和最关键的层次，也是衡量一定地区生物资源丰富程度的一个客观指标[4]。在阐述一个国家或地区生物多样性丰富程度时，最常用的指标是区域物种多样性。区域物种多样性的测量包含物种总数、物种密度和特有种比例3个指标[5]。

植物多样性是生物多样性研究中最常涉及的部分，其相关理论和评价指标体系也比较成熟。20世纪80年代初至今，研究人员对植物多样性的研究取得了较大进展，包括多样性测度方法的归纳[4-9]。对于物种多样性的测度，Whittaker将其归纳为α-多样性指数、β-多样性指数和γ-多样性指数3类[10]。目前用得较多的是α-多样性指数和β-多样性指数[11]。

古交市是全国最大的土焦煤生产基地。作为国家重点开发建设的能源基地，煤炭开采成为经济支柱产业，煤炭产业的快速发展，使古交市的生态系统遭受严重干扰和破坏，动植物赖以生存的生态环境不断恶化，栖息地逐渐缩小，多数动植物及其生境受到严重威胁。鉴于此，以古交市全境植物物种为研究对象，运用群落生态学原理，对境内植物进行了系统调查，廓清了古交市绿地植物资源的现状，分析了绿地植物的种类构成，并对古交市境内植物群落的多样性指数进行了抽样分析，旨在为古交市政府进行园林城市申请和植物物种的有效保护提供一定的理论依据和有益参考。

1 研究区概况

古交市位于山西省中部、太原市西部山区，吕梁山脉东麓，地理位置为37°40′6″～38°8′9″N，111°43′8″～112°21′5″E，总面积151 198.6 hm2。全境山岭连绵，沟壑纵横，海拔均在1 000～3 500 m之间。随着海拔高度的变化，古交市共有山地棕壤、褐土、草甸土3个土类。研究区属暖温带大陆性气候，四季分明，冬长夏短，年平均降水量400～650 mm，日照充足，昼夜温差大。汾河为流经古交的最大河流，蜿蜒曲折，由西向东流入太原盆地。

2 研究方法

笔者通过对古交市全境内的植物资源进行全面踏查，重点采用典型的随机抽样法进行野外调查，根据生物多样性相关指数对调查结果进行数据分析。

2.1 样地设置

在野外踏查的基础上，按照一致性、同质性、代表性的原则[12]，结合古交市的植物资源、生境、气候、植被类型及植物种的分布等特征，随机抽取样地进行植物物种数量特征的调查。在古交境内的林地上随机选取14个样地，每个样地根据植物的生活型特征分别对乔木层、灌木层、草本层进行分层调查，各样地的具置见表1。

2.2 调查内容

本次调查在搜集古交境内的所有植物资源种类的基础上，根据不同植物的分布特征和范围，在地形图上进行对坡调绘，划分不同的植被类型；参考《植物学》[13]、《山西植物志》[14]等资料对搜集的植物进行鉴别、观察、记录，并邀请山西农业大学植物分类学专家进行审核校对。

在随机抽取的样地内按乔木层、灌木层和草本层进行植物种类的调查、测定和统计。乔木层：样地面积为10×10 m2，测定树高>4 m、胸径>2.5 cm的所有木本植株，记录乔木树种、胸径、树高、多度、密度、基部盖度、频度；灌木层：样地面积为4×4 m2，测定树高

2.3 α-多样性指数的测定

α-多样性的测度指标比较多，笔者从物种丰富度（Margalef指数）、物种多样性（Simpson指数和Shannon-Wiener指数）和均匀度3个方面选取了5个指标测算古交市的物种多样性。计算公式如下。

（1） Margalef丰富度指数R：

R=（S-1）/lnN

（2） 物种多样性指数：

Simpson指数：D=1-∑（Ni/N）2

Shannon-Wiener指数：H=-∑PilnPi

（3） 均匀度指数J：

基于Simpson指数的均匀度指数：

JD=D/（1-1/S）

基于Shannon-Wiener指数的均匀度指数：

JH=H/lnS

其中：S—样方中的植物种类数；

N—样方中植物的总个体数；

Ni—样方或群落中种i的个体数；

Pi—样方或群落中种i的重要值。

由于乔木层、灌木层和草本层对群落结构、功能与稳定性的贡献不同，因此分别赋予其0.5，0.3，0.2的权重系数[15]，计算各样地的总体多样性，即各群落的总体多样性指数为：W=0.5Wq+0.3Wg+0.2Wc。式中Wq、Wg和Wc分别为乔木层、灌木层和草本层对应的多样性指数值。

3 结果与分析

3.1 古交市植被类型的分布特征

古交市气候温和，阳光充足，错综复杂的地形地貌和水文特征，孕育了当地丰富的植物资源和植被类型。通过调查，根据植被种类、群落结构、生态环境、山西主要植被类型及分布等特征[16]，划分出古交市主要植被类型，包括：针叶林、针阔混交林、落叶阔叶林、灌丛、荒草地等5种类型，各植被类型的汇总情况见表2。

结果显示，古交市主要植被类型为荒草地，占古交市国土总面积的34.70%，均匀分布在荒山荒坡上；其次为针叶林，占古交市国土总面积的18.86%，集群分布在低、中海拔的阴坡上，种群内部均匀分布；灌丛占古交市国土总面积的8.71%，均匀分布在较干旱的阴坡或立地质量较好的阳坡；落叶阔叶林占古交市国土总面积的3.78%，集群分布在低海拔的山沟山谷地或村庄附近，种群内部均匀分布；针阔混交林面积最小，仅占古交市国土总面积的0.21%，随机分布在阳坡的中坡位上。

3.2 古交市植物资源种类

古交市现有植物85科288属494种，其中木本植物共有43科88属175种，草本植物共有57科211属319种。在现有的植物中，其中3种引自国家重点保护野生植物的栽培种，2种省级重点保护野生植物，10种鉴于植物的观赏性、药用价值和在育种上的重要性，被列为地方珍稀野生植物，详见表3。

3.3 古交市植物多样性比较

根据所记录样地中各植物种的数量特征，对各调查样地中所有物种和个体数加以统计，计算各α-多样性指数，并绘制群落内不同结构多样性指数比较图（图1）。从图1可以看出，各样地不同结构的各多样性指数变化趋势基本一致，灌草层多样性指数极值均分别出现在样地2和样地9。从变化幅度来讲，若忽略掉未作乔灌层调查的样地的多样性指数值，乔木层的Shannon-Wiener指数变化幅度最大4.04，草灌层的最大变化幅度均出现在Margalef丰富度指数R，分别为灌木层10.22，草木层9.52。再对图1从多样性指数的极值关系方面对每一群落结构作进一步分析，结果显示：多样性指数最大差值同样出现在Margalef丰富度指数R，分别为乔木层2.05、灌木层2.49和草本层4.42。虽然Margalef丰富度指数R的变化范围为0～6，但结合变化幅度的比较，可以发现古交市多样性分布在物种数目上较不均匀，这在很大程度上由样地选取位置决定，即生长环境及人类活动对群落结构尤其是草灌层的影响很大。

若忽略Margalef丰富度指数R的比较，古交市物种多样性指数也存在较大差异，在灌木层上体现尤为明显。物种多样性指数是反映某个群落内部丰富度和均匀度的综合指标，Simpson指数和Shannon-Wiener指数所反映的各样地的多样性特征并不一致，主要是由于这2个指数公式的数学含义不同所致，如Simpson指数是对优势度的度量，而Shannon-Wiener指数主要是对稀有种属的衡量。虽然表达的数学含义不一致，但在一定程度上也反映了古交市植物α-多样性的分布情况。

3.4 古交市植物α-多样性特征

对古交市各调查样地中不同结构的多样性指数进行加权计算获得各样地总体多样性指数，并绘制不同α-多样性指数比较图（图2）。可以看出，5种指数曲线反映的物种多样性变化趋势基本一致，除Margalef丰富度指数R和Shannon-Wiener指数H的波动较大外，另外选取的3个指数基本趋于一致。其中样地2、样地11、样地14的Margalef丰富度指数R相比其他样地而言较大。由于Shannon-Wiener指数对稀有种属的衡量具有较大贡献，也反映了古交市稀有种属占有较小的比例，应对现有珍稀植物加以保护，确保植物多样性的完整性。

4 结论及建议

植物物种的多样性是森林生态效益的重要组成部分，不仅为人类提供了必不可少的生物资源，也构成了人类赖以生存的基础，是人类生存和发展非常重要的条件[17]。受全球气候变化和人类环境的影响，生物多样性的丧失已成为影响人类福利和可持续发展的全球性重大问题之一，生态环境安全面临严重挑战[18]。通过本次调查分析，古交市植物群落物种多样性整体水平一般，为保持和增加现有的物种多样性水平，提出以下建议。

（1） 因地制宜，对境内林地加强养护管理，适当进行封育管理。为完善人工植物群落的生态功能，可在现有的群落结构中丰富人工群落层次结构，同时加强河岸植被资源的保护；针对珍稀野生植物资源，除增加必要保护区外，还应对其进行长期动态监测，将保护和养护有机结合起来，更好地促进森林生态系统的良性循环。

（2） 宣传为主，提高民众素质，树立生态意识。由于受广种薄收传统思想的支配，不合理的开荒时有发生，致使当地的挂坡地、秃岭田比比皆是。因此，要注重对民众的生态理念宣传教育，使他们认识到保护生态环境的重要性，自觉地遵循生态规律从事生产、生活活动。

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植物多样性研究范文第3篇

关键词：优势种 物种多样性 道路绿地 长沙市

中图分类号：U41 文献标识码：A 文章编号：

基金项目：《城市生态廊道的景观生态效益研究－以长沙为例》，中南林业科技大学青年科学基金项目（200800913）

作为城市交通主要设施、通道，既要满通功能要求，又要起到组织城市用地作用，同时兼顾游憩功能和生态功能。我国主要将城市道路分为：快速路、主干路、次干路、支路，城市道路绿地景观是指城市道路绿地范围内乔木、灌木、草花、地被等绿色植物。道路绿化是城市绿化的骨架，道路绿化水平的高低直接影响人们对城市景观印象的形成。随着城市化发展和城市居民环境意识提高，城市道路绿地建设尤其是如何保护和开发本地植物资源越来越受到人们的重视 [1，2]。

1长沙城市道路绿地景观现状与问题

1.1现状

长沙现有城市快速干道一条，为南北走向，全长6.62公里；主干道28条，总长为100.833km，已绿化长度94.948km，占94.16%，整个道路绿地面积占道路总面积的25.88%；城市次干道32条，总长度92.758km，已绿化长度85.597km,占92.28%，道路绿化普及率达92.32%；支路绿地情况比较复杂，涉及到老城区改造等问题，其变化非常明显。整体而言，目前道路绿化整体达标率仅17.73%。

1.2问题

城市道路绿化水平较低,，平均绿地率仅为9.97%，其中只有少数新建和改拓建道路绿地率和绿地景观达到一定水平，多数不能满足规范和绿地景观要求。尤其小街小巷绿化状况不容乐观，有的小区道路绿地景观建设几乎空白，老城区建筑密度大道路宽度窄，大部分建筑线与道路红线重合，没有留出足够空间进行道路绿地景观建设，一些街巷除简单树池式行道树栽植外几乎没有绿化地[4]。

植物景观单一，缺乏个性和识别性，季相变化少，没有考虑生态学配置，仅从植物造景美学角度以及经济角度开展工作，极易发生病虫害等问题。另外由于道路环境比较恶劣以及人为踩踏等原因，绿化效果并不理想，绿地边缘和角落地区垃圾成堆土壤板结，基本只有少量有害外来植物才能生存下来。

2研究方法

2.1调查范围

根据长沙市分区特点及城市规划基本概况，对长沙市快速路、主干路、次干路、支路绿地进行实地调查研究，将岳麓区、芙蓉区、天心区、开福区、雨花区的绿地植物分为三类：（1）主干道绿地；（2）次干道绿地；（3）支路绿地。样方设在植物群落分布典型的地区，分别设A、B、C、D、E、F六个典型点作为大样点。每个大样点的草本和灌木各取6个小样方。共选取360个样方进行调查，其中灌木有180个样方，草本180个样方。并注意各抽样点植物配置方式、植物种类、形式及环境状况，总结长沙市道路绿地景观植物群落特点。

2.2调查方法

采取样点调查，灌木采用2 x 2m样方调查，草本采用1 x 1m样方调查，即调查沿着一固定的随机样线行走，并记录样方内植物物种种类、盖度、株数、多度、生长状况等因子。

2.3道路绿地植物物种多样性测度公式

1.Margalef指数R=(s-1)/lnN

2.多样性指数

Simpson多样性指数D=1-∑Pi2

Shannon-Wiener指数H=-∑PilnPi

3.均匀度指数

Pielou均匀度指数J=(-∑PilnPi)/lnS

Alatolo均匀度指数E=[(∑Pi2)-1-1]/[exp(-∑PilnPi)-1]

3结果与分析

3.1优势种分析

表1不同环境梯度种类组成

道路是一种人工廊道，是城市廊道最为重要的一部分，起到人员和物资流通的作用。在道路绿地小尺度下，决定物种多样性格局主要因素是生物或生态过程，在道路两侧建设绿地生态廊道不仅有助于消除城市破碎所产生的负面影响，同时也能保护当地野生动物。通过计算得出不同环境道路绿地中灌木和草本重要值，并进行排序，便可以得出不同环境的种类组成变化，从重要值排序结果（表1）来看：城市支路绿地优势种和非优势种差别较大，其中构树、杜鹃、小叶女贞三个种重要值占50％以上；次干道绿地次之；主干道植物重要值差异较小，所占比重最小。

3.2丰富度变化分析

表2不同环境梯度物种多样性指数统计

不同环境梯度道路绿地物种丰富度变化比较明显（见表2），表现在由支路绿地代替主干道绿地，物种丰富度及指数呈上升趋势，特别是从支路绿地到次干道绿地趋势更为显著，主干道绿地SR和R达到最大值为52/35和4.322/3.125，支路绿地仅为27/23和2.520/2.125。由于规划主干道绿地拥有更多空间资源和养分资源，只有人为踩踏较少和其他干扰作用，使得植物可以充分萌发、生长成活，表现出较高物种丰富度。支路绿地空间资源和养分资源受到很大限制，人为干扰强烈，很多植物根本不能生长和成活，所以出现“年年绿化不见绿”的现象。

3.3均匀度变化

物种均匀度可反映种属组成均匀程度，统计样方中，根据Pielou和Alatolo均匀度指数公式计算不同级别道路均匀度（见表2），分别为J和E，变化基本一致。均表现为：主干道绿地和支路绿地中均匀度相对稍高，次干道绿地稍低，呈现两头高中间低的情况，主要是因为主干道资源分布相对均匀，植物繁殖机会近于均等，所以均匀度较高；次干道人为干扰加强，各种空间和养分资源分布不均，植物竞争排斥力较大，边缘效应明显，影响了各植物萌发率和幼苗成活率，种个体数目差异大降低了更新层物种均匀度；支路绿地中，尽管优势种和非优势种之间重要值差别较大，空间资源和养分资源最小及人为干扰情况最严重，能存活的幼苗种类数量极少（主要为优势种），分布较为均匀，使得支路绿地物种均匀度相对较高，出现两头高中间低的变化趋势。

3.4多样性变化

物种多样性指数是丰富度和均匀度的综合指标，可以用来测度群落中的物种多样性。统计结果（表2）显示：从支路绿地到主干道绿地物种多样性D和H值均逐渐上升，支路绿地到次干道绿地D和H值上升显著，次干道绿地到主干道绿地D和H值上升趋势减弱，主要是次干道绿地处于中度干扰状况，空间和其他资源保证了物种多样性迅速增加，随着面积增大，种的数量并不和面积成线性相关，所以物种多样性缓慢上升。

4结论

通过对长沙360个灌木和草本样方优势种和多样性调查研究结论如下：

1.不同干扰和资源条件下，支路绿地到主干道绿地的微观空间异质性梯度上，植物物种多样性呈现上升趋势。

2.绿地植物丰富度的变化与多样性变化基本一致，均匀度呈现两端高中间低的现象。

3.人为干扰和空间以及养分等资源对于物种多样性有明显影响作用，几个因子不能分开考虑。

4.中度干扰能有效提高生物多样性，原因是能提供更多生态位给r选择物种（尤其是一些竞争力较强的外来植物），随着干扰减弱，以及资源状况改善，生物多样性有所上升但上升不明显，在实际调查中，当道路绿化带距离达到12左右，物种多样性上升趋于平缓。

5.不同人为干扰强度，不同空间养分资源可以影响植物多样性，同时影响整个绿地系统生态效益和恢复能力。所以从自然资源保护和生态效益角度考虑，应特别重视道路绿地中本地植物资源保护和培育，这对城市绿地系统规划和整个生态城市规划具很强指导意义。

参考文献

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植物多样性研究范文第4篇

关键词：蚂蚁群落；多样性；优势种；无量山

中图分类号：S718.7 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）06-1386-05

无量山处于横断山系和云南高原两大地理区域的接合部，特殊的地理位置、多样的气候类型和高大的山体，导致区内野生动植物资源丰富，区系成分复杂，是中国生物多样性特别丰富和物种分化特别明显的地区之一[1]。蚂蚁是地球上分布最广泛的昆虫，是陆地生态系统的重要成员，具有重要的经济价值、生态价值和科学研究价值。由于蚂蚁易于采集，多样性高、对生态变化敏感，已作为生物多样性和环境变化的重要指示物种[2，3]。为了更好地保护和利用蚂蚁资源，课题组于2009～2011年间对无量山东西坡南北段4个垂直带的蚂蚁群落进行了系统调查，现报道如下。

1 研究方法

1.1 取样及调查方法

以云南省南涧县拥翠乡和碧溪乡为北段东坡的调查点，以南涧县公郎镇为北段西坡的调查点，以南涧县无量乡和景东县安定乡为南段东坡的调查点，以南涧县漫湾镇为南段西坡的调查点。在每个调查点上，沿山体海拔每升高250 m设置1个样地，在每个样地中，每隔10 m选取5个1 m×1 m样方，采集、统计样方内的地表蚂蚁，将野外采集的蚂蚁标本进行分离、制作。采用形态分类学方法对不同蚂蚁逐一鉴定，尽量鉴定到种[4-6]。对于不能鉴定的种类，作为形态种对待[7]。

1.2 群落指标

样地中物种个体数占群落个体总数的百分比超过10%的蚂蚁物种确定为优势种；根据Simpson优势度公式计算优势度指数；根据Shannon-Wiener物种多样性公式计算物种多样性指数；根据Pielou均匀度公式计算均匀度指数；根据Jaccard相似性公式计算相似性系数[8，9]。

2 结果与分析

2.1 优势种调查

对无量山4个垂直带21块样地中蚂蚁数量进行统计分析，结果表明，所采集的蚂蚁标本分属于6亚科30属91种，其中有41种蚂蚁在各自的样地中表现为优势种。由表1可知，41个样地优势种分别属于5亚科19属，其中蚁亚科的优势种有8属19种，切叶蚁亚科的优势种有5属16种，臭蚁亚科的优势种有4属4种，猛蚁亚科和伪切叶蚁亚科有1属1种；优势种最多的是举腹蚁属（7种），其次是大头蚁属（5种），拟毛蚁属、立毛蚁属和弓背蚁属（4种）。41个优势种中，巴瑞弓背蚁在4块样地中都表现为优势种，立毛举腹蚁、菱结大头蚁、中华大头蚁、布立毛蚁和无毛凹臭蚁等5种在3块样地中表现为优势种，上海举腹蚁、大阪举腹蚁、舒尔盘腹蚁、黑头酸臭蚁、罗思尼斜结蚁、丝光蚁、掘穴蚁、奇异毛蚁、黄毛蚁和东京弓背蚁等10种蚂蚁在2块样地中表现为优势种，其余的25种蚂蚁都只在1块样地中表现为优势种。在所调查的21块样地中，优势种数最多样地是南段西坡1 250 m样地（6个优势种），其次是北段东坡1 750 m样地和南段西坡1 000 m样地（5个优势种），南段东坡2 500 m和北段西坡1 250 m的优势种为2个，北段东坡2 500 m和北段东坡1 500 m样地只有1个优势种，其余14个样地的优势种都是3个。

2.2 群落多样性分析

对无量山4个垂直带21块样地中蚂蚁群落多样性进行统计分析，结果见表2。由表2可知，不同样地的蚂蚁物种数为2～23，平均为10种，种类超过15种的有北段西坡1 750 m（23种）和1 500 m样地（23种）、南段东坡1 750 m样地（15种），而蚂蚁物种最少的是北段东坡2 500 m（1种）和1 500 m（2种）样地；不同样地的蚂蚁个体数量为2～267头，平均100.6头，个体数超过160头的样地有北段东坡2 000 m（267头）和2 250 m（265头）样地、北段西坡1 750 m（178头）和1 500 m（166头）样地、北段东坡1 750 m（165头）样地，最少的是北段东坡2 500 m样地（2头）；优势度指数为0.101 5～1.000 0，平均为0.307 3。优势度指数低于0.200 0的样地有北段西坡的1 750 m（0.101 5）和1 500 m（0.115 0）、南段东坡1 750 m（0.1315）、南段西坡1 250 m（0.149 1）、北段东坡1 750 m（0.160 8）、南段西坡1 750 m（0.180 7）和1 000 m（0.198 6）样地；物种多样性指数为0.000 0～2.630 4，平均为1.613 8。多样性指数超过2.0的依次是北段西坡1 750 m样地（2.630 4）、北段西坡1 500 m样地（2.503 8）、南段东坡1 750 m样地（2.341 3）、南段西坡1 750 m样地（2.087 4）、北段东坡1 750 m样地（2.060 6）和南段西坡1 250 m样地（2.008 8），最低是北段东坡2 500m样地（0）；均匀度指数为0～0.878 7，平均为0.701 3，均匀度指数高于0.850 0的样地有南段东坡1 500 m样地（0.878 7）、南段西坡1 250 m样地（0.872 4）、南段东坡1 750 m样地（0.864 6）、南段西坡2 000 m样地（0.859 4）。

总体上，北段平均每个样地的蚂蚁物种为11.4种，南段为8.8种，西坡为12.3种，东坡为7.6种；北段平均每个样地的蚂蚁个体数为149.6头，南段为56.1头，西坡为101.6头，东坡为99.5头；北段各样地的平均优势度指数为0.379 3，南段为0.241 8；西坡为0.219 4，东坡为0.403 9；北段各样地的平均多样性指数为1.515 7，南段为1.703 0，西坡为1.865 1，东坡为1.337 3；北段各样地的平均均匀度指数为0.589 7，南段为0.802 7，西坡为0.764 6，东坡为0.631 5。不同海拔高度样地重要群落指标的平均值如图1所示，不同植被类型样地重要群落指标的平均值如图2所示。

2.3 群落相似性研究

经统计，得到无量山4个垂直带21块样地之间蚂蚁群落相似性系数，结果见表3。根据Jaccard相似性系数原理，当q为0.00～0.25时，为极不相似；当q为0.25～0.50时，为中等不相似；当q为0.50～0.75时，为中等相似；当q为0.75～1.00时，为极相似。从表3可知，21块样地之间的210组相似性系数中，有119组具有相似性，其中南段西坡2 000 m样地与北段西坡2 000 m样地（0.50）1组为中等相似，南段东坡1 750 m样地与南段西坡1 750 m样地（0.33）、北段西坡1 750 m样地与南段西坡1 750 m样地（0.29）、北段西坡1 500 m样地与北段西坡1 250 m样地（0.26）、北段西坡2 250 m样地与北段西坡2 000 m样地（0.25）等 4组为中等不相似，其余114组为极不相似；另有91组间没有相同物种，完全不具相似性。

综合统计，北段有蚂蚁73种，南段有61种，南北段共有物种43个，南段和北段的蚂蚁群落相似性系数为0.47，为中等不相似；西坡有蚂蚁72种，东坡有54种，东西坡共有物种35个，东坡和西坡的蚂蚁群落相似性系数为0.38，为中等不相似；海拔2 500 m所有样地中有蚂蚁7种，2 250 m有28种，2 000 m有26种，1 750 m有44种，1 500 m有34种，1 250 m有19种，1 000 m有9种，不同海拔高度的蚂蚁群落相似性系数值见图3。由图3可见，垂直带上蚂蚁群落之间的相似性系数全都小于0.25，为极不相似，高海拔与低海拔样地之间几乎没有相似性。

3 小结与讨论

1）无量山西坡和东坡的蚂蚁群落属于中等不相似水平，西坡的蚂蚁群落多样性明显优于东坡。西坡有蚂蚁72种，东坡有54种，东西坡共有物种35个，东坡和西坡的蚂蚁群落相似性系数为0.38。每个样地蚂蚁平均物种数、平均个体数、平均多样性指数和平均均匀度指数都表现为西坡大于东坡，且物种最多的样地、个体数最多的样地、优势度指数最低的样地和多样性指数最高的样地都出现在西坡。西坡的优势度指数小于东坡也恰恰说明了这一规律。主要原因是大多数蚂蚁通常喜欢温度高、阳光充足、湿度较小的环境，在这一条件上西坡更适宜于蚂蚁的生活。

2）无量山北段和南段的蚂蚁群落属于中等不相似水平，北段的蚂蚁群落多样性优于南段。北段有蚂蚁73种，南段有61种，南北段共有物种43个，南段和北段的蚂蚁群落相似性系数为0.47。每个样地蚂蚁平均物种数和平均个体数表现为北段多于南段，且物种最多的样地、个体数最多的样地、优势度指数最低的样地和多样性指数最高的样地都出现在南段，说明蚂蚁群落多样性在整体上是北段优于南段。但每个样地的平均多样性指数和平均均匀度指数都表现为南段稍大于北段，是因为北段东坡2 500 m和1 500 m有两个较为极端的不适应蚂蚁生活的样地，其多样性指数和均匀度指数都极低。主要是因为北段植被保存相对完好，而南段山体中部和下部由于人为的农牧业活动导致植被次生化和片段化。

3）无量山各垂直带上的蚂蚁群落属于极不相似水平，蚂蚁群落指标在山体上表现为明显“中部优、两头差”的垂直地带性分布规律。垂直带上蚂蚁群落之间的相似性系数全都小于0.25，为极不相似水平，说明垂直带上不同海拔地段的物种之间差异显著。无量山因垂直高差显著，生物气候垂直带明显，蚂蚁群落也表现出明显的垂直地带性规律，即“中部优、两头差”的垂直地带性特点。每个垂直带上都是1 750 m样地的蚂蚁物种最多、多样性指数最高，并在1 750 m的基础上随海拔的升高和降低都逐渐减小，其中在1 500 m样地处有一些例外，是因为在北段东坡的1 500 m位置出现了一个极端的干热河谷样地，从而导致了这一海拔位置的各项群落指标下降。就不同海拔高度所有样地重要群落指标的平均值而言，物种数、多样性指数、优势度指数和均匀度指数等几项重要群落指标也都反映出这一分布规律。蚂蚁优势种分布也表现一定的垂直分布特点，同一海拔高度上不同地段的优势种具有一定的相似性。

4）无量山蚂蚁群落多样性在不同植被类型中呈现思茅松林最优、河谷稀疏灌木草丛最差的特点。无量山所调查的7种植被类型中，蚂蚁的物种数、物种多样性指数、均匀度指数在思茅松林表现为最好，中山湿性常绿阔叶林和河谷稀树灌木草丛表现最差。因为原始中山湿性常绿阔叶林森林郁闭度高，林内阴暗潮湿，不利于大多数蚂蚁的生活，而稀疏灌木草丛分布于干热河谷地段，环境极度干旱，也不利于大多蚂蚁的生活。

参考文献：

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植物多样性研究范文第5篇

关键词：铁皮石斛；多糖；微生物发酵；抗氧化活性

中图分类号：S567.23+9 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）10-1934-03

DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2017.10.033

Study on the Extraction and Antioxidant Activity of Dendrobium candidum Polysaccharides Obtained by Microbial Fermentation

AN Quan1，XU Dan-ni2，LI Guang-min2，WANG Lian-chun2，LI Meng2，SU Ning3，WANG Chang-tao2

（1. Yunnan Baiyao Group Co.， Ltd.， Kunming 650504，China； 2. Beijing Industry and Commerce University Faculty of Science/Beijing Municipal Key Laboratory of Plant Resources Research and Development， Beijing 100048，China； 3. Cosmetics Technology Center of China Inspection and Quarantine Institution， Beijing 100176，China）

Abstract： Using microbial fermentation method to extract polysaccharides from Dendrobium candidum，solid-liquid ratio and fermentation pH were selected as single factors for polysaccharides extraction，and to evaluate the antioxidant activity of polysaccharides in vitro. The optimum conditions obtained by two factors and three levels orthogonal method of Dendrobium candidum polysaccharides extraction were as follows：the solid-liquid ratio was 1∶90，the pH value was 5，the polysaccharides extraction ratio in this condition was 42.86%；experiments were operated on scavenging the hydroxyl radical，DPPH radical and superoxide anion radical of the polysaccharides extract by microbial fermentation， results showed that crude Dendrobium candidum polysaccharides had certain antioxidant activity and the antioxidant activity showed dose-effect relationship at selected concentrations.

Key words： Dendrobium candidum； polysaccharides； microbial fermentation； antioxidant activity

石斛是中传统名贵药材，有较好的药用价值。铁皮石斛为其中之极品，为兰科石斛属附生草本植物类[1]。铁皮石斛中含有的主要活性成分为石斛多糖、石斛碱、氨基酸、芪类及其衍生物以及多种挥发性成分，多糖是其最主要的有效成分，具有增强免疫、抗疲劳、抗氧化、降血压、降血糖、抗肿瘤等作用[2-4]，在化妆品原料开发中具有很好的应用前景[5]。石斛多糖是铁皮石斛中最重要的有效成分。提取铁皮石斛多糖有酶提法、酸提法、碱提法、水提法、超声提取等方法[6-8]。本试验采用微生物发酵法研究铁皮石斛多糖的最佳提取条件。

1 材料与方法

1.1 材料试剂

铁皮石斛，浙江义乌鲜禾有限公司；乳酸菌，北京川秀科技有限公司；氢氧化钠、盐酸、苯酚、浓硫酸、过氧化氢、硫酸亚铁、水杨酸、DPPH、无水乙醇、抗坏血酸、弱碱性（Tris-HCL）缓冲液、邻苯三酚、D-无水葡萄糖标准品均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器设备

DHG-9030A电热恒温鼓风干燥箱，上海精宏实验设备有限公司；TB-214分析天平，北京富海科技有限公司；RJ-TDL-5A低速台式大容量离心机；LDZX-50FBS立式压力蒸汽灭菌锅，上海申安医疗器械厂；PHS-3CpH计；UVmini-1240紫外分光光度计，北京普析通用仪器有限公司；YT-CJ-IND超净工作台，北京亚泰科技仪器技术公司。

1.3 铁皮石斛多糖提取与测定

1）材料预处理。将铁皮石斛样品洗净、晾干，切成1～2 cm长的细段，于60 ℃的烘箱中烘干至恒重。粉碎，过40目分子筛，备用。

2）葡萄糖标准曲线的绘制。准确称取无水葡萄糖0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 g加水溶解，于10 mL容量瓶中定容，吸取1 mL各浓度葡萄糖溶液，加入1 mL 5%苯酚溶液，摇匀，加入5 mL浓硫酸，摇匀。5 min后封管，置沸水浴中1 h，取出，冷却至室温，用去离子水代替待测液做空白对照，于490 nm下测其吸光度，以浓度为纵坐标，吸光度为横坐标，绘制标准曲线。

3）生物D化法提取铁皮石斛多糖工艺流程。准确称取一定量的铁皮石斛于锥形瓶中，置于高温灭菌锅中灭菌25 min，于超净台内按照1∶100用量添加乳酸菌，培养箱中培养6 h，灭菌，待其冷却至室温，进行汁渣分离，弃沉淀，得多糖粗提液。从上述粗提液中，取2 mL于离心管中，加入10 mL无水乙醇。冷藏静置1 h，离心10 min，弃上清液。沉淀以80%乙醇溶液洗涤2次，弃上清液，加水溶解，定容至50 mL，得铁皮石斛多糖溶液。

4）铁皮石斛多糖含量的测定（苯酚-硫酸法）。吸取待测液2 mL，另取2 mL去离子水做空白对照，于具塞试管中分别依次添加1.0 mL 5%苯酚溶液，混匀后加入5.0 mL浓硫酸，再次混匀，5 min后封管沸水浴1 h。取出后冷却至室温，在490 nm处测吸光度。

1.4 铁皮石斛多糖抗氧化性的测定

1）对羟自由基清除作用的测定（水杨酸法）。在25 mL比色管中加入2 mmol/L FeSO4 3 mL、 1 mmol/L H2O2 3 mL，摇匀；其中H2O2最后加入并启动整个反应。接着加入6 mmol/L水杨酸3 mL，摇匀；于37 ℃水浴加热15 min后取出，测其吸光度（A0）；然后分别加入一定浓度的待测液0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL；再分别加入蒸馏水0.8、0.6、0.4、0.2、0.0 mL，摇匀，继续水浴加热15 min，取出测其吸光度（AX）。为消除后加的共1.0 mL待测液和蒸馏水所造成的体系吸光度的降低，方法同上，恒温15 min后测其吸光度（A00），加入1 mL蒸馏水，摇匀后再测一次吸光度（AXX），即A降低=A00-AXX。

羟自由基清除率=[（A0-AX-A降低）/A0]×100%

2）对DPPH自由基清除作用的测定（DPPH法）。取等体积的待测液与2×10-4 mol/L的DPPH溶液混匀（A1）；取等体积的无水乙醇（待测物溶剂）与2×10-4 mol/L的DPPH溶液混匀（A2）；取等体积的无水乙醇与待测液混匀（A3）；反应30 min后，在517 nm下测A1、A2、A3管吸光度。

DPPH自由基清除率=[（A2+A3）-A1]/A2×100%

2 结果与分析

2.1 葡萄糖标准曲线的绘制

采用紫外-分光光度法测葡萄糖标准品不同浓度下的吸光度，由葡萄糖吸光度标准曲线（图1），得回归方程y=0.100 2x-0.005，相关系数为0.999 5，表明0.2～1.0 mg/mL葡萄糖浓度与吸光度呈良好线性关系。

2.2 生物转化法中单因素对铁皮石斛多糖提取率的影响

2.2.1 料液比对多糖提取率的影响 选用乳酸菌为发酵菌种，调节pH至5.6，设置料液比为1∶60、1∶70、1∶80、1∶90、1∶100（g/mL，下同）共5个梯度，3个平行组。由图2可知，随着料液比中石斛样品的增加，多糖提取率上升。故取料液比1∶80、1∶90、1∶100做后续正交试验。

2.2.2 pH对多糖提取率的影响 以乳酸菌为发酵菌种，料液比为1∶100，设置pH为3、4、5、6、7共5个梯度，3个平行组。由图3可知，pH为3时多糖提取液出现明显沉淀物，影响试验结果，故作为误差点舍去。随着pH的增加，多糖提取率上升。故取pH为5、6、7作为后续探究试验的条件。

2.2.3 探究生物转化法提取铁皮石斛多糖最佳工艺条件 以微生物发酵铁皮石斛单因素试验结果为依据，以料液比（A）、pH（B）为考察因素，以铁皮石斛多糖提取率为考察指标，根据正交试验设计（表1）进行L9（32）试验，按照表1中的因素设计并进行正交试验，结果见表2、表3。

由表2、表3可知，通过比较极差大小R值可以看出对铁皮石斛多糖提取率的影响因素A>B，即料液比对提取率影响大于pH。各因素最佳提取工艺为A2B1，即料液比为1∶90、pH为5，此条件下多糖得率为42.86%。

2.3 铁皮石斛抗氧化性结果分析

2.3.1 对羟自由基的清除作用 由图4可知，铁皮石斛多糖对羟自由基具有清除作用，且随浓度的增加，清除率趋近向直线式增长，表现出一定的抗氧化性功效。

2.3.2 对DPPH自由基的清除作用 由图5可知，微生物发酵法制备的铁皮石斛多糖对DPPH自由基的清除作用明显，且清除率随浓度的增加而增强，具有较好的抗氧化能力。

3 结论

本试验通过探究微生物发酵法提取铁皮石斛多糖最佳工艺条件并研究铁皮石斛生物粗多糖抗氧化活性得出结论，在料液比为1∶90，pH为5时，生物转化法提取铁皮石斛多糖最高提取率为42.86%；铁皮石斛多糖表现出一定的抗氧化活性，对羟自由基和DPPH自由基均有一定的清除作用。

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