DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 4. 讨论 不化渣的柑橘果实口感粗糙，在吞咽前口中残留大量纤维物质、嚼不烂，甚至难以下咽 [ 11 ] 。柑橘可食部分的囊瓣包含汁胞和囊衣，囊衣作为附带的食用部分，对食用口感有影响 [ 12 ] 。郑苍松 [ 4 ] 研究推测柑橘囊衣细胞壁的致密结构是导致果实不化渣的主要原因。本研究测定了南丰蜜橘和南丰蜜广果实化渣性、囊衣硬度和果肉硬度，发现不化渣的南丰蜜橘的囊衣硬度均极显著高于化渣性好的南丰蜜广，且两个品种的果肉硬度差异基本上不显著。进一步计算相关性发现，果实的化渣性与囊衣硬度呈极显著负相关(r = −0.999**)，表明柑橘果实囊衣硬度与果实化渣性密切相关。 果实细胞壁富含果胶、纤维素、半纤维素和木质素，这些细胞壁结构物质被认为是影响果实质地的主要成分 [ 12 ] - [ 17 ] 。前人研究认为果实化渣性的变化与细胞壁成分变化密切相关。如Karakurt等 [ 18 ] 等发现溶质桃中水溶性果胶含量显著高于非溶质桃；高婧斐等 [ 8 ] 研究发现清见果实较高水平的水溶性果胶和低水平的木质素、纤维素、半纤维素有利于果实形成良好化渣性。Lei等 [ 13 ] 比较了化渣性不同的奉节脐橙果实细胞壁成分，发现化渣性差的奉节脐橙果肉中水溶性果胶含量低，总果胶、纤维素和半纤维含量高；而且Lei等 [ 2 ] 也比较了不同化渣性的南丰蜜橘果实细胞壁成分，认为南丰蜜橘果实的化渣性是由果实中水溶性果胶和原果胶的比例以及木质素含量决定，而与纤维素和半纤维素含量关系不大；辜青青等 [ 7 ] 将沙糖桔和不同化渣性的南丰蜜橘对比，发现南丰蜜橘果实化渣性与纤维素含量密切相关，并且果实膨大前期至中期是纤维素降解的重要时期。本研究则以化渣性差的南丰蜜橘和化渣性好的南丰蜜广果实囊衣为材料，对比分析了两个品种果实囊衣中的细胞壁成分差异及变化，发现果实发育过程中化渣性差的南丰蜜橘囊衣细胞壁中水溶性果胶、原果胶、纤维素、半纤维素和木质素含量均显著高于化渣性较好的南丰蜜广，不过南丰蜜橘和南丰蜜广囊衣水溶性果胶与原果胶比例没有显著性差异，与Lei等 [ 2 ] 以整个果实为材料的研究结果有些不一致。本研究进一步确定南丰蜜橘果实化渣性差与其囊衣细胞壁结构性物质的形成和高积累密切相关。 前人一些研究发现，柑橘生产上施肥不当，将导致树体营养元素失衡、果实变硬、变酸、不化渣 [ 19 ] 。李国怀 [ 20 ] 等研究表明在温州蜜柑的幼果期施用钾肥，能促进果皮发育、增加果皮厚度；在脐橙叶面喷施钾肥能减缓原果胶、纤维素和半纤维素的分解，从而增加果皮硬度来减轻脐橙的陷痕果发生率 [ 21 ] ；王鲲娇等 [ 22 ] 研究发现降低温州蜜柑氮、磷和钾的施用量，能显著降低温州蜜柑汁胞膜中纤维素含量、汁胞膜及囊衣中水溶性果胶含量，改善温州蜜柑果实化渣性。郑苍松 [ 4 ] 研究发现果实化渣性好的南丰蜜橘中氮含量较高；当果实磷含量大于0.13%时，果实化渣性则随着果实中磷含量的增加而变差，叶片钾含量的增加也会使得南丰蜜橘果实化渣性变差。本研究以果实的囊衣为材料，结果表明，化渣性差的南丰蜜橘N、P和K含量在花后104天到157天都高于化渣性好的南丰蜜广，仅在花后190天显著低于后者；在一定范围内，南丰蜜橘果实的化渣性与囊衣中N、P、K的含量成反比，相关系数分别为−0.989*、−0.989*和−0.673。这一结果与郑苍松 [ 4 ] 的研究结果不一致，这种不一致性可能与本研究是以囊衣为材料进行测定相关。 钙、硼是与果实品质形成密切相关的两个矿质元素，植物体内钙和硼的比例对果实品质有重大影响，钙离子与HG形成(HG-Ca 2+ )复合物以及硼酸交联RG-II形成的dRG-II-B复合物共同作用，以维持细胞壁果胶网络交联和细胞壁稳定 [ 23 ] 。对温州蜜柑喷施钙肥，提高果实中的含钙量，抑制果胶分解，有效地强化细胞壁的硬度，从而减少浮皮果的发生 [ 24 ] 。刘磊超等 [ 25 ] 观察了枳橙砧木细根根尖成熟区和幼嫩叶片细胞结构，发现缺硼处理导致根尖和叶片部的细胞排列疏松紊乱、细胞间隙增大、细胞变形破裂。Zheng等 [ 26 ] 对南丰蜜橘在推荐施肥的基础上增施钙肥和镁肥，显著降低了果实中不溶性膳食纤维含量，提高了果实化渣性。在本研究中，花后104到190天，化渣性差的南丰蜜橘囊衣钙和硼的含量均显著高于化渣性好的南丰蜜广，囊衣原果胶含量也显著高于南丰蜜广且呈上升趋势，暗示果实发育过程中南丰蜜橘囊衣钙和硼含量高有助于细胞壁果胶网络交联更稳定，导致其囊衣硬度更高、果实化渣性差。在花后104到154天，南丰蜜橘囊衣的镁的含量都显著低于南丰蜜广，与前人研究结果一致，即镁含量的增加能提高果实化渣性 [ 26 ] 。 综上所述，南丰蜜橘果实的化渣性比南丰蜜广差的主要原因是其囊衣硬度高；与南丰蜜广相比，南丰蜜橘囊衣细胞壁结构物质含量高以及N，Ca，Mn，B，Zn和Mg等营养元素含量的差异可能是导致南丰蜜橘果实化渣性差的重要原因。
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user: 摘 要 睡眠是人体必不可少的一项生理活动。通常，专家将病人整夜的脑电EEG数据以30秒为一帧进行睡眠状态分期并据此进行睡眠状态的分析与评估。然而，依靠人工标记睡眠数据需要消耗大量的精力。另一方面，专家的主观判断也会对分期结果带来误差。所以睡眠的自动分期就变得很重要，本文将介绍近年来的睡眠分期方法，分别是基于统计规则分期方法与基于深度学习技术的分期方法。在统计的分期方法中，介绍了三个重要的过程，预处理、特征提取以及分类器的选择。在基于深度学习的分期方法中，介绍了多层神经网络、卷积神经网络、长短时记忆神经网络以及不同网络组合的神经网络。最后我们对睡眠分期的研究进行了讨论， 认为深度神经网络将是未来睡眠分期研究主要方法。 关键词 :睡眠自动分期，睡眠脑电，深度学习 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 睡眠是一项与人体健康有密切关系的生理活动。研究发现，人的一生中，有约三分之一的时间处于睡眠的状态，对于新生儿来说，一天中有二十个小时处于睡眠状态。良好充足的睡眠可以让人精力充沛，在面对日常的工作学习生活时，可以做到轻松应对，事半功倍 [ 1 ] 。而且，睡眠也有助于缓解疲劳，恢复体力。研究发现，睡眠是伤口愈合最快的时期。因此，国际社会公认的三项健康标准之一就是拥有良好的睡眠。中国睡眠研究会在2003把“世界睡眠日”正式引入中国 [ 2 ] 。 随着现代社会的生活节奏越来越快，越来越多的人面临睡眠问题的困扰。偶尔失眠会导致身体的轻微不协调；长时间的睡眠不足会造成记忆力衰退，工作效率低下等问题 [ 3 ] 。根据世界卫生组织的统计，全世界的睡眠障碍率达到27%。而在中国，成年人的失眠率已经达到38.2%，也就是说，超过3亿中国人受到睡眠问题的困扰，而这一数据目前还在不断地增长。在90后中，能够保持健康睡眠习惯的只有17%。老年人睡眠障碍患病率则为35.9%，睡眠障碍已经成为困扰中国人的最大问题之一 [ 4 ] 。 目前，越来越多的科研工作者开始关注睡眠问题。而作为睡眠问题研究基础的睡眠分期也得到更多人的关注，只有对睡眠进行正确的分期，才使得对睡眠问题的进一步研究成为可能。
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user: 3. 基于统计规则的睡眠分期 基于统计规则的睡眠自动分期方法中，研究的重点主要包括数据预处理、提取特征、选择分类器三个主要的过程。这种方法将研究的重点放在特征和分类器的选择方面。 3.1. 数据预处理 在睡眠脑电的监测过程中，通常会受到心电、肌电、眼电以及环境噪音的影响 [ 11 ] ，为了能够排除噪音对于睡眠分期结果的影响，需要对数据进行一定程度的预处理。在医学研究中，关注的脑电频率范围在0.5~35 Hz之间 [ 12 ] ，低于或高于这一频率范围的脑电波通常被视为噪音处理，这些噪音会对睡眠分期的结果产生很大的影响。通常情况下，要对数据进行滤波操作。吕甜甜等 [ 11 ] 对脑电数据进行了降噪处理，采用“db4”小波对原始EEG进行7层分解，采用中值滤波法对呼吸信号进行去噪处理，得到较纯净的信号。叶仙等 [ 13 ] 对脑电数据进行滤波，滤波的带通为0.5~35 Hz。Berg和scherg等人则采用主成分分析法去除睡眠脑电中的伪迹 [ 14 ] ，Lagerlund等人则对此技术进行了改进，使计算量大大减少 [ 15 ] 。Scott makeing等人将主成分分析法应用于去除伪迹，成功去除了干扰信号 [ 16 ] 。Jung等对比了几种分析方法，结果证明，主成分分析法能够有效去除各种伪迹 [ 17 ] 。 3.2. 特征提取 在基于统计规则的睡眠自动分期研究中，特征的提取对于分期结果准确率有着很大的影响，选择不同的特征，分期的结果也会有很大的不同。生理信号的复杂度是目前阶段抽取的主要特征，包括脑电信号的近似熵、样本熵、多尺度熵以及精细度多尺度熵等。 Koupparis等人结合短时傅里叶变换，提取睡眠脑电数据的时频信息作为输入，以半自动的方式有效地区分出W期、REM期以及N1期 [ 18 ] 。刘慧等利用睡眠通道的模糊熵作为特征进行睡眠的自动分期，分期的准确率达到了87.1% [ 19 ] ，范文兵等则选取了相对能量均值以及多尺度熵两种特征，取得了85.81%的分期准确率 [ 20 ] ，周鹏等使用主成分分析法提取时频特征以及非线性动力学特征，正确率达到89.9% [ 21 ] 。See等则选用信号的样本熵作为特征输入到分类器 [ 22 ] 。Costa等人则发现多尺度熵能够区分不同睡眠时期之下的差异性 [ 23 ] 。 上海交通大学的叶仙[ 13 ]等人选择准确性和有效性都更高的精细多尺度熵方法解析睡眠过程中的脑电信号复杂度，并获取通道信号的多尺度熵，以精细度多尺度熵为输入特征分类中，模型的总体准确率达到了85.3%。 上述方法提取的特征是单个特征，另一种思路是多个特征的组合作为特征。B.Koley等人选取了从时域、频域到非线性特征的39个特征进行睡眠的自动分期 [ 24 ] 。 在Koley等人 [ 24 ] 的实验中，分别从时域、频域以及非线性方向提取特征。在时域特征中，提取出从一阶到四阶的特征，这些特征分别是均值、方差、偏度以及峰度。这些特征分别表示出了脑电数据的集中趋势、离散度以及不对称性和峰值 [ 25 ] [ 26 ] 。除此之外，脑电信号通过平均值参考线的次数定义为过零率 [ 27 ] ，这个特征参数能很好区分睡眠纺锤波。Hjorth参数则反映了脑电信号的活动性和复杂性 [ 28 ] [ 29 ] 。 在频域方面，经过小波变换，不同频率的特征波的功率谱以及功率比 [ 30 ] [ 31 ] 。都取得了很好的结果。另一个有效的频域特征是韦尔奇谱估计。在非线性特征中，有效性相关维度、李雅普诺夫指数、近似熵、去趋势波动分析、Higuchi分形维数也都是典型的特征 [ 32 ] [ 33 ] 。 除去上面所述的特征中，在Koley的实验中一共使用了39个不同维度的特征，得到了85.72%的准确率。 3.3. 分类器的选择 在基于统计规则的睡眠分期中，第一个重点是特征提取，另一个重要步骤是分类器的选择。常用的分类器有线性判别、贝叶斯方法、人工神经网络以及支持向量机等几种方法。其中人工神经网络由于是一种与其他分类器明显不同的方法，将在第四章中单独介绍。 叶仙等人实验中分类器选择支持向量机(Support Vector Machine， SVM) [ 13 ] ，由于支持向量机的本质是一个二分类器，而睡眠分期的任务要完成五分类，所以设置了多层次SVM分类器。 Fraiwan等人选用随机森林作为分类器 [ 34 ] ，随机森林是通过构造多棵决策树完成的，每一棵树都会给出一个分期结果，最终的结果由所有树的结果综合而成。在随机森林分类器中，每一棵树都相当于一个弱分类器，随机森林则是多个弱分类期组合而成的强分类器。随机森林如图3所示。构造随机森林的步骤如下：首先，构造每一棵树，构造树的时候可以采用随机树、CART、C4.5等不同的决策。其次为每一棵树准备训练集，训练集中的数据采用采样的形式得到。然后训练每一棵树，对于每一棵树，Fraiwan等人都输入了四个不同的特征，而且输入特征的过程是完全随机的，这可以保证分类器对于噪音的敏感性降到最低。最后将所有的树组合成为随机森林分类器。随机森林的输出取决于每一棵树的结果。Fraiwan等人的实验取得了83%的分类准确率。 图3. 随机森林模型示意图 与支持向量机相似的一种分类器是相关向量机，与支持向量机相比，相关向量机的解更稀疏，泛化能力也能好。沈跃、刘慧等人利用相关向量机结合二叉树的思想对睡眠进行自动分期，取得了比支持向量机更好的结果 [ 35 ] 。 在刘跃等人的实验中，利用训练数据集，训练相关向量机的预测以确定向量机的核函数。由于标准的相关向量机适用于二分类任务，而睡眠的分期是一个多分类任务，与支持向量机的方法相似，采用二叉树思想对睡眠阶段进行逐层分期。如图4所示。 图4. RVM睡眠分期二叉式模型 从图4中可以看出，在刘跃等人的实验中，只进行了四个时期的分期工作，其中不包含REM睡眠时期。以相关向量机作为分类器的分期准确率将达到89.00%。这个结果已经接近于人类专家的分期水平。 除上述方法之外，Weiss、Sirvan等人采用线性判别 [ 36 ] ，李谷等提取脑电信号不同频段的能量特征，使用最近邻分类器，得到了81.7%的准确率 [ 37 ] 。表2是各种不同的分期模型的表现。 Table 2 Staging model representation based on statistical rule 文献 文献类型 数据库 预处理 特征提取 分类器 准确率(%) 1 [ 35 ] 中文 Sleep-EDF × 样本熵 相关向量机 89.0 2 [ 21 ] 中文 Sleep-EDF 滤波 主成分分析 支持向量机 87.1 3 [ 20 ] 中文 Sleep-EDF 滤波 多尺度熵 Bp网络 85.8 4 [ 13 ] 中文 Sleep-EDF 滤波 精细多尺度熵 支持向量机 85.3 5 [ 19 ] 中文 Sleep-EDF × 模糊熵 支持向量机 83.0 6 [ 38 ] 英文 海德堡大学 归一化、基线漂移 Hilbert-Huang Transform 随机森林 83.0 7 [ 39 ] 英文 Sleep-EDF × 时频 自编码器 78.9 8 [ 40 ] 英文 ISRUC-Sleep × 时频等 softmax 74.9 9 [ 40 ] 英文 ISRUC-Sleep × 时频等 K-NN 73.3 10 [ 34 ] 英文 圣保罗大学 × 小波 支持向量机 72.3 表2. 基于统计规则的不同分期模型表现
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user: 4. 讨论 睡眠分期作为睡眠研究的基础工作，在睡眠质量研究中扮演着重要的角色。睡眠的自动分期作为睡眠判定的重要工作，正得到越来越多的研究者的关注。基于统计规则的睡眠自动分期方法主要依靠提取特征以及分类器的选择。随着深度学习的广泛使用，一大批神经网络被应用于睡眠分期的研究之中，综合上文所述，可以发现： 数据方面，基于统计规则的分期方法对于训练数据的要求不高，数据的数量对实验结果不会产生很大的影响，几十个到几百个数据就可以完成一个分类器的训练。应用神经网络进行睡眠的自动分期则对数据的要求很高，因为神经网络本身由大数据驱动，在训练的过程中，需要输入大量的带有正确标签的训练数据，否则很难训练出准确率高的模型。因此，在数据量较少的时候，或者只有少数受试者的时候，可以选择基于统计规则的睡眠分期方法。 在数据的预处理方面，基于统计规则的睡眠分期需要对数据进行预处理，首先要对数据进行滤波操作，以去除在数据采集的过程中产生的噪音的影响。其次要对脑电数据进行特征抽取，特征抽取是基于统计规则进行睡眠分期工作中重要的一步。针对不同的数据，抽取的特征也有所区别。神经网络可以进行端到端的睡眠分期过程，从数据中学习专家在分期过程中的经验以及方法，可以在不进行数据预处理以及特征提取等操作的情况下取得较好的分期结果。 在模型泛化方面，基于统计规则的睡眠分期工作需要在面对不同数据的时候，观察数据的不同，并对于不同的数据进行不同的预处理以及特征提取等工作，因此其泛化性能受到一定的局限。神经网络在面对不同的数据时，只需要对网络中输入层的参数进行修改即可，所以比基于统计规则的睡眠分期方法泛化性能更好。 另外，在进行睡眠自动分期的过程中，如果采用基于统计规则的分期方法，需要研究者熟练掌握睡眠分期的背景知识。由于神经网络是端到端的分期过程，不需要研究者熟练掌握背景知识，可以节省下更多的时间精力到睡眠自动分期的工作中。 目前，越来越多的研究者开始关注睡眠健康问题。作为研究睡眠问题的基础，睡眠的自动分期也成为一个热点课题。神经网络拥有着不需要进行数据预处理和特征提取、泛化性能良好等优点。而且在分期的过程中，不同的网络可以适应各个阶段的任务，如CNN能够自动提取有效特征，RNN可以捕捉前后睡眠时期之间的联系。综上所述，我们认为深度神经网络将会成为未来睡眠分期研究领域的主流工具。
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user: 摘 要 在污染环境中的生物面对“新环境”的压力，从短期来看，这种“新环境”是有害的，不利于生物生存繁衍；从长期来看，耐受性的生物将会成为新的广泛种，面对各种复杂环境都能生存，进而新环境是有利于其繁衍分布的，这就形成了环境污染胁迫下生物的适应代价以及生物作出的生存策略。本文从生物付出的生态代价、生理代价及进化代价三方面适应“新环境”着手，分析生物为了存活而调整生活史、形态学、解剖学及生理生化等，重塑新的生存策略。生物适应与生存策略均是生物最大限度地生存和繁殖的方式。 关键词 :污染物，新环境，环境选择，适应代价，生存策略 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 近年来，随着人类社会发展产生的大量环境污染物凸显出了近几个世纪发展引发的许多环境问题。地球上的所有生物面对环境的污染影响到自身的生存时不得不做出相应的改变，只有适应这种改变的环境，否则将会面临被自然界淘汰的危险。环境污染物按照组成一般分为金属类污染物(如汞、铬、砷、铅、铜、镉、钼、镍等)、非金属无机污染物(如硫化物、氟化物、氰化物和砷化合物等)以及有机污染物(如石油烃类污染物、卤代烃类污染物，农药类污染物、多环芳烃、多氯联苯、二恶英、邻苯二甲酸酯等有机污染物)，然而危害最为严重的是金属类污染物和有机污染物，研究表明低浓度的重金属可以促进某些植物的生长，如一定浓度的铅锌矿渣可以促进蓖麻种子的成活率、萌发率、发芽势及营养生长；低浓度Pb、Zn对植物叶片叶绿素的提高同样具有促进作用，并且能够保持叶绿体结构的正常 [ 1 ]；也有一部分必须金属元素是生物体内酶的活性中心；但是在超过一定浓度时会对生物的生长产生胁迫，产生不利的影响。如Cu、Zn、Cd、Pb、Ni等多个重金属单独作用或者联合作用会形成更加复杂、毒性极强的聚集污染物 [ 2 ] [ 3 ]。随着社会的发展，有大量的有机污染物如农药进入到环境中对植物的生长造成了一定的影响。有研究表明有机污染物如除草剂会随着浓度的增加进而显著降低植物对氮磷的吸收 [ 4 ]。当植物接触某些农药后，将影响其生理、生化以及正常的生长发育过程，如叶片出现黄化、失绿、卷叶、落叶、落果及枯萎等现象 [ 5 ]。 近年来随着农药化肥的大量使用以及现代工业产品塑料的大量使用，由重金属及微塑料等所引发的大气污染、土壤污染、水体污染等现象极其严峻。随着工业革命产生，引发了各类与环境污染相关的问题，随着污染物的不断扩展和延伸，地球上对污染敏感的物种趋于灭绝；环境污染的发生至今已有几百年的历史，但由于人们对环境保护意识的缺乏，一直没有被重视起来。生物对环境污染的适应人们已做了大量的研究，主要研究生物对环境污染后的短期效应，生物对污染环境的长期适应和进化的研究较少 [ 6 ]。生物对环境污染的适应，可从两个方面进行研究：第一个是生物对污染物所引起的“自然”环境的适应；第二个是生物对环境污染物的适应。任何一种生物要想在污染环境下生存或多或少都会面对这两个方面的挑战 [ 7 ]，生物可从自身的形态、生理、生化等多个方面做出适宜于生存的调整，即就是适应污染引起的自然环境的适应。生物也将会付出生态代价、进化代价和生理代价以及对生存策略进行调整，来增强环境污染的适应性，但有可能使得生物在其他方面的适应性有所下降或受到限制，这就是适应代价问题。面对污染的环境生物要想很好的生存均需付出相应的代价，环境不同适应代价也不同。在污染特别严重的地区，也有生物生存并且能够完成生长发育的全过程，在污染不太严重接近没有污染的地区也会有生物的灭绝，生物对自己生存的环境都会去适应，但是否能够一直存活下去就跟生存策略有关。生存策略在环境污染后生物能否继续生存下去起着决定性的作用。
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user: 2. 污染胁迫下生物的适应代价 一般认为适应代价主要包括生态代价、进化代价和生理代价 [ 8 ]。适应是生物不断发展、壮大、延续的一个最基本的手段。如果生物不能对所处的环境做出积极的响应，将会被自然界所淘汰。随着城镇化进程的不断加剧以及科学技术的发展所产生的大量污染物严重影响了生物的栖息地 [ 9 ]。适应一般是指生物是否在所栖息的环境中能够繁衍出下一代，使得种群得以延续。在正常环境中是指其竞争力和生活力以及生长状态等；在非正常环境中，一般强调对所处环境的忍耐极限 [ 10 ]。因此，生物随着环境的不同其适应代价也将随之改变。 2.1. 生态代价 一般认为生态代价是对污染适应的生物，再次进入到正常环境中，表现出对正常环境适应能力有下降的趋势；以及抵抗温度、水分、病虫害等能力的下降 [ 8 ]。在重金属胁迫时，有些植物会产生相应的耐受对策。生物体在适宜的环境中生存会形成相应的适应对策，但当该生物经历污染的胁迫后，再回到原来的环境中时，将会表现出对之前环境的不适应。 植物在污染胁迫生境中会将大部分的资源用于保障能够产生正常种子，而在营养生殖上分配的较少，也会根据重金属对自身迫害的严重程度进而将富集的重金属分配到不同的器官。研究表明，镉在苎麻根茎叶中的累积量呈现为根 > 茎 > 叶 [ 11 ]。大量研究表明随着镉浓度的增加，植物体各个器官中镉的分配规律为根 > 叶 > 花 [ 12 ]。近年来随着微塑料引起的污染广受学者的关注，研究表明，微塑料被一些小型动物和稍大型动物取食后，可能堵塞肠道并造成伪饱食现象 [ 13 ]；微塑料能够长时间存留在摄入者的消化道中 [ 14 ]，甚至可以通过消化道管壁进入各个器官组织 [ 15 ]；此外，微塑料能够降低河鲈幼鱼的生长速率、改变其饮食习惯，并且影响河鲈幼鱼对危险的感知能力，从而增加了其被捕食率 [ 16 ]；虽然也有研究发现只有极少数微塑料会停留在生物体内 [ 17 ]，但是一旦微塑料被水生生物吸收，存在从消化道向其他组织器官转移的可能，从而对生物体的生命活动造成影响 [ 18 ]，这将导致生物的竞争力、对污染的抵抗能力及其对不良环境的耐性都会下降。此外，农药化肥的过量使用，不仅影响了土壤环境而且一部分通过地表径流进入到河流湖泊中进而会引发一系列的生态环境效应 [ 19 ]。比如水体富营养化所引发藻类的疯长使得大量水生动植物缺乏氧气等生长要素导致其难以继续生存下去，进而导致水生群落结构的单一、物种多样性的减少。不同的氮磷比影响植物生长，且植物对营养生长所支配的资源远远高于正常环境下生长的植物，导致生殖生长的资源不足，不能正常繁衍。在一定程度上不同的氮磷比也决定着群落的结构特征 [ 20 ]，低的氮对卡盾藻生长受到抑制，氮含量升高非常容易引发卡盾藻爆发进而引起赤潮 [ 21 ]，藻类爆发将导致水体的变质，严重时可能还会导致大量水生动植物的死亡。 2.2. 进化代价 生物对污染的适应将会对资源重新分配进而适应新的胁迫环境，这将会降低对其它环境的适应性，这在一定程度上降低了它的进化潜力 [ 22 ]，因此，进化代价表现为对污染环境适应很好的生物再进入之前的适宜环境后其适应性降低，主要是遗传多样性的丧失导致失去适应其他环境的可能性 [ 23 ]，主要是因为部分与抵抗污染无关的基因流失导致的。这也使得生物物种的扩散受到了自身限制，大大的降低了繁衍能力。研究发现，农药化肥等农业化学用品会造成无尾两栖类动物性别比例严重失调 [ 24 ]，甚至对其生命产生直接影响 [ 25 ] [ 26 ]，由于性别比例的失调，会在短时间造成数量和遗传多样性的急剧减少。此外，农药化肥的大量使用不但降低了生物多样性，而且对无尾两栖类的体质也有影响 [ 27 ]。 随着抗菌药物的广泛使用导致许多病原菌具有了耐药性，耐药性的产生不仅在疾病的治疗上增加了难度，而且造成经济上的损失。耐药性的产生主要是机体的基因突变，这种突变是不可逆的，停止使用这种药物后其耐药性仍然存在 [ 28 ]。目前全球结核病防控面临的重大挑战是结核病耐药率的攀升。在积累耐药突变之后，结核分枝杆菌可通过进一步积累其他特定的突变来回补耐药突变导致的适应性代价，这一过程称为“补偿性进化代价”。目前发现通过耐药相关基因的二次突变、耐药突变之间的异位显性效应及同工酶的过表达的3种形式进化 [ 29 ]。在2006年之前已发现，实验室筛选的耐利福平结核分枝杆菌通常具有较高的适应性代价，而临床分离的一些耐利福平结核分枝杆菌表现出与野生株相当的适应性，提示可能发生了补偿性进化代价 [ 30 ]。 2.3. 生理代价 繁殖期是生物重要的生活史阶段，在繁殖期生物会出现一系列特殊的行为学与生理学模式以保障发育，这种亲代依靠牺牲自我而保障繁殖的现象为生殖生理代价。研究发现，随着性腺发育，繁殖会抑制刺参对有机质的消化能力；淀粉酶和胰蛋白酶在肠道组织中的活性有所下降；而5-羟色胺与溶血卵磷脂等8种物质含量在性腺生长期与成熟期都出现上升；而尿苷磷酸等4种物质含量在性腺生长期与成熟期都出现下降，表明刺参繁殖期消化酶活力的下降主要由肠道退化与氧化损伤所导致的，而摄食选择性可能是适应繁殖期肠道退化的生活史策略 [ 31 ]。 此外，生物面对污染的胁迫同样也会在生理上付出相应的代价来适应新的环境。污染物对植物体会产生巨大的影响，如重金属离子被植物体吸收、积累后会胁迫植物在外在表型、酶活性、内部结构等方面做出调整 [ 32 ]。研究表明对贻贝进行低温和高温驯化，然后在将其暴露于重度污染环境中，发现适应较低温度的生物体出现大量死亡；同时也发现能在较高温度存活的生物是显著减少了细胞防御蛋白 [ 33 ]。不同鱼类经过长期适应和进化适应环境温度的能力不同，从而会激发体内抗冻蛋白、代谢酶类、膜通道蛋白和分子伴侣等都参与其对低温胁迫的适应过程，以达到对低温环境的适应，当再次进入温度较高的环境中后又表现为难以适应的特征 [ 34 ]。部分植物通过诱导或者抑制蛋白质的表达来适应污染的环境，如在Cd胁迫环境中水稻的耐性品种通过调节其生理生化过程，从生理或分子水平上诱导或抑制蛋白质的表达，为了降低Cd对水稻的毒害作用 [ 35 ]。
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user: 3. 环境污染下生物的生存策略 在植物演替及动物繁殖过程中，适应于获取和利用资源的生物生命史形式或行为方式称为生存策略。然而在污染环境中生物是如何选择生存方式进而适应胁迫环境的呢？现从生活史策略、形态学特征、解剖学特征及生理生化特征等4个方面深入分析生物生存策略的研究进展。 3.1. 生活史策略 生物应对不利的环境会改变其生活史对策来平衡不利的环境。生活史对策是生物适应的最直接体现 [ 10 ]。对已有环境的适应中主要是对能量的分配而言，如有些植物面对比较适宜生存的环境时能量会在营养生长上的投入较多；面对生存受到环境胁迫时即不太适宜与生存时，能量会在生殖生长上的投入较多。 重金属的富集植物其耐受对策主要分为分隔策略和去除策略两类。分隔策略通常指大量的重金属离子在植物的根系富集通过主动和被动吸收作用 [ 36 ]，去除策略则指重金属离子倾向于富集于植物的临时器官比如叶片 [ 37 ]。随着生物的不同种类其应对环境污染后生活史也将不同，如植物体通过部分器官对污染物的富集后通过对部分器官的脱落与凋谢进而将污染物排除体内，这将会导致植物部分器官的新陈代谢加快，这属于“耐受策略”。 研究表明，能量在不同器官的分配存在代价问题 [ 38 ]。通过分析发现在重金属污染区域中不同蚕豆品种的生存策略来看，在繁殖生长上，蚕豆A、B品种减少了种子数量却提高了种子质量，保证了每粒种子的竞争力，而C品种种子重量虽然下降但却增加了种子的数量 [ 39 ]。此外，也有研究表明，柠条的根有扩大生长的潜力，为了吸收满足生长所需的磷，它通过增加根际的吸收表面积，来增加对磷的吸收 [ 40 ]，进而能量在根部的分配较多用于吸收生命活动所需的磷等。 此外，对同一区域两种蝌蚪(Pelophylax nigromaculatus) PN和(Rhacophorus schlegelii) RS在笼中受控捕食者龙虾(Procambarus clarkia)的研究中表明，在室内实验中PN表现出较高的活动水品和躲避行为。而在自然条件下PN表现为生物量和死亡率均增加，这种现象在室内实验中没有体现，说明这种捕食风险使得蝌蚪调整了其生活史对策 [ 41 ]。牛蛙(Rana catebeiana Shaw)胚胎发育的速度、变态时间长短与水体温度、DO、pH等环境因素相关 [ 42 ]，这恰恰是牛蛙为适应环境而作出的生活史调整策略。当然如果污染物毒性超过生物的应激修复能力的话，可能会导致生物无法通过生活史调整来生存，甚至死亡，研究表明，以高氯酸盐处理南方豹蛙蝌蚪，用硝酸钾化肥浸染美洲林蛙蝌蚪均发现其变态发育时间延长，甚至有很大比例不能完成变态发育过程而死亡 [ 43 ]。 3.2. 形态学策略 在污染环境的胁迫下生物会表现出不同的形态学特征。早在20世纪的工业革命后昆虫由于工业污染导致的黑化现象称为工业黑化，这是很典型的生物适应环境的形态学表现；此外，在干旱胁迫下玉米(Zea mays)的抗旱品种的根干重和根体积均减小，根系总吸收面积和活跃吸收面积均降低，最大根长增加、根数增长，根冠比加大 [ 44 ]。 当然短期的污染环境也会使生物表现出形态学上的生存策略。研究表明，部分植物在受到重金属等的污染时会表现出植株矮小、发育缓慢、叶片小并且卷缩等特征。在重金属Cd的胁迫对绿豆幼苗的影响中，Cd显著抑制了绿豆幼苗的鲜重、干重；极显著抑制了株高、主根长、侧根数及净光合速率；显著抑制了茎中Zn、Mn、Fe金属的含量，极显著促进了根中Zn、Fe、Cu的含量，这将影响其正常的生长发育和光合作用 [ 45 ]；在重金属污染区域生长的植物形态、颜色、叶面大小均会发生显著性变化，如铜尾矿上的鹅观草叶片颜色较浅、形态矮小、茎秆柔弱，然而正常土壤上的鹅观草叶片颜色较深、茎秆粗状 [ 46 ]；Cr 6+ 在玉米种子内富集浓度越大，叶片中叶绿素含量和叶绿素a/b比值越小，玉米的叶片呈现出衰老的特征，表现为生长状态不健康等 [ 47 ]；重金属Cd和Cd单一/复合污染均会造成蚕豆和玉米植株的矮化现象，同时蚕豆的第一结荚节高度和玉米的茎粗都有所减小 [ 39 ]。 对环境极其敏感的水生动物蝌蚪而言，当水生环境受到不同程度的污染时会表现为尾巴弯曲、尾巴不对称、身体水肿、游泳时侧泳等 [ 48 ]；随着二嗪磷农药的升高卞氏皱蛙蝌蚪表现出逐渐强烈的回避反应，即呈现出不正常的游泳姿态，躯体剧烈的扭动 [ 49 ]；此外，污染物也会影响蝌蚪的生长，黑眶蟾蜍蝌蚪在较高浓度的除草剂稻草隆溶液里，反应敏感，摄食活动相对频繁，在蝌蚪的体重、体长上远远超过对照组 [ 50 ]；而水温增加会显著改变蝌蚪尾部皮肤亮度的表征其感应环境水温增高的指示色差的L值(26℃) [ 51 ]。以上研究表明蝌蚪在污染胁迫环境中，通过自身的应激修复表现出一定适应性。 3.3. 解剖学策略 生活在高寒干旱地区的部分植物，由于长期对高寒干旱环境的适应，部分在叶片下会形成皮下层。研究表明，在高寒地区的锦鸡儿其解剖结构上表现为海绵组织和栅栏组织分化程度较高，这种对高寒环境的长期适应使其分化出了旱生结构；在高寒地区的柠条它的叶片中海绵组织较少，然而叶肉组织是以栅栏组织为主并且分布与叶片的两面 [ 40 ]。 重金属污染物随着生物体各部分组织器官的差异其积累量也不同，由于肾脏和肝脏中能够快速的合成金属硫蛋白进而使得大量重金属所积累，因而肝脏和肾脏成了金属类污染物聚集的主要器官，铅和铜等金属主要分布于内脏中，砷和汞一般积累于骨骼中 [ 52 ]。此外也有报道，氮肥磷酸二铵使得花背蟾蜍(Bufo raddei.)的肝脏组织严重损伤，其显微及超微结构变化表现在：肝细胞呈明显的脂肪变性，出现由于淋巴细胞浸润形成的斑块状坏死区域，核内异染色质浓缩，粗面内质网扩张，部分细胞内出现髓样结构，且血窦内的淋巴细胞、巨噬细胞和枯否细胞逐渐增多 [ 50 ]。 3.4. 生理生化策略 生物在污染环境中也会作出积极的生理响应。研究表明部分重金属会影响细胞膜的通透性，使得细胞内的大量有机物和离子渗出，有些有毒的物质会进入到细胞体内，导致细胞膜失去了选择透过性，进而影响其生理生化特征 [ 53 ]。研究发现近年来的病虫害问题主要原因是农民为防治虫害而过于依于喷洒大量的农药，经过长期的适应，这些药物将有抗药性的虫子筛选出来，这些虫子再经过繁衍，进一步产生出更多带有抗药性基因的虫子，从而增强了害虫对农药的抗性 [ 54 ]。此外，有些不仅表现在产生抗性基因，有些表现在相关酶的表达特征上，同一金属以及不同金属的不同剂量处理下，酶的表达呈现出差异。研究表明不同的同工酶对相同的金属或不同的金属剂量不同时有差异性表达，这是一种对生理功能的补偿，表现为“适应代价” [ 55 ]。 大多数重金属进入植物体一般是通过植物的根系细胞壁，为了减少重金属对植物的毒害程度，植物细胞壁上的纤维素、木质素、糖类等物质可与重金属结合使其失去毒性 [ 56 ]。同时，部分重金属会被细胞壁上的果酸提供的离子交换点所固定，阻止其进入植物体，从而使重金属失去毒害 [ 57 ]。在植物体中重金属主要分布于质外体、或与细胞壁结合或形成磷酸盐以及碳酸盐沉淀 [ 58 ]。一般认为，抗氧化酶类在植物抵抗污染胁迫时起着关键作用，逆境胁迫引起抗氧化酶活性增加 [ 59 ]；金属硫蛋白在重金属的解毒、离子交换以及维持离子动态平衡方面发挥重要的作用 [ 60 ]。此外，当生物受到污染后会在表型以及代谢物呈现出一定的性状，对污染环境能够做出敏感的外在表型特征的生物可以作为环境监测生物。
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user: 4. 结语 生物应对污染环境付出了生态代价、生理代价和进化代价，以及对生活史、形态、生理生化、遗传等方面做出了相应的调整，也就是生存策略选择。 纵观研究发现，污染物对生物的生存与繁殖而言具有巨大的挑战。生物对污染环境的长期适应，使自己能够在污染的环境下继续生存繁衍下去，将在不同层次不同程度地改变着生物原来的生理生化、遗传代谢等特征。这种适应污染环境的策略将使得生物对自身的发展付出相应的代价。由于当前环境的污染是生物在地球上演化以来从未经历的阶段，也可以说这种污染的环境是一种全新的环境。生物面对全新的环境更加考验对污染环境的感知、灵敏与适应能力，以尽快地对自身的生活史做出相应的调整。感知能力越强、灵敏度越高、耐受性越强的生物才能适应这种“新环境”。在污染环境中的生物面对“新环境”的压力，从短期来看，这种“新环境”是有害的，不利于生物生存繁衍；从长期来看，耐受性的生物将会成为新的广泛种，面对各种复杂环境都能生存，所以新的环境是有利于其繁衍分布。耐受性差，感知能力弱的生物将会被淘汰，只有在特定的栖息地才能够生存，离开这个环境将会灭绝。因此，一个大胆的猜想是：如果地球上环境污染物继续增多、环境质量继续恶化，地球上存在的生物都将是进化出对环境污染物有敏感感知能力、耐受性强的物种，未来的命运必将是泛化种。从另一个角度也可以说生物对污染的适应也将是自身选择的结果；也是“环境选择，适者生存”的结果。
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user: 摘 要 干旱是最常见的影响农作物产量的重要因素之一，在干旱胁迫下，茉莉酸甲酯参与了植物的生长调控和免疫应答过程。本研究旨在探讨干旱胁迫下茉莉酸甲酯对四季豆(Phaseolus vulgaris L.)幼苗生理的影响。研究结果表明，在受到干旱胁迫时，随着胁迫程度的增加，四季豆幼苗叶片叶绿素含量逐渐下降，细胞内电解质外渗增加，膜质过氧化严重，丙二醛含量逐渐增加，同时植物体内脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖等渗透调节物质的含量以及抗氧化酶类如超氧化歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活性增加。在一定干旱胁迫浓度下，经外源茉莉酸甲酯处理的四季豆幼苗的叶绿素含量增加，同时如脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖渗透调节物质的含量也会增加，而且抗氧化物酶系统包括SOD、POD和CAT活性呈先增后降的趋势。以上结果说明外源茉莉酸甲酯可以通过增加叶绿素含量、渗透调节物质及增加抗氧化物酶体系活性来缓解干旱胁迫对四季豆幼苗的伤害，从而提高四季豆幼苗抗干旱的能力。 关键词 :茉莉酸甲酯，四季豆，干旱胁迫 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 干旱胁迫是影响植物生长发育和作物产量的重要环境因子。在水利用率低的干旱和半干旱地区，土壤干旱(也叫土壤缺水)对植物生长发育的影响是一个缓慢的过程 [ 1 ] 。而在植物生长过程中的外界气候条件变化是随机和不可预测的，所以植物的干旱胁迫也受多种因素(如基因型、胁迫强度和持续时间、气候条件、植物的生长发育阶段)的影响 [ 1 ] [ 2 ] 。干旱胁迫会引起植物细胞缺水，细胞紧张度丧失，细胞生长速率及体积变化降低，从而使植物生长发育，茎叶生长减弱，气孔直径变小。同时干旱胁迫还通过影响植物的碳水化合物代谢途径直接或间接地影响光合作用，使干旱胁迫下的植物光合作用降低，营养器官和生殖器官之间获取碳水化合物的竞争加剧，从而严重影响作物的生长、产量、产品构成和品质性状 [ 3 ] 。为了应对土壤水分亏缺引起的干旱，植物可以进化出相应的抗旱机制，用以维持组织水势等 [ 4 ] [ 5 ] 。 茉莉酸(JA)和茉莉酸甲酯(MeJA)是一类亚麻酸衍生物，被认为是内源性调节物质，在植物生长发育和防御反应中起着重要作用，在植物受伤、果实成熟和干旱胁迫期间均会过量产生 [ 6 ] [ 7 ] 。施用外源JA和MeJA可以抑制或促进植物的形态和生理变化，其作用受其浓度不同而异 [ 8 ] 。适当浓度的MeJA会使茉莉酸的生物合成和次生代谢以及其胁迫抗性和防御蛋白基因的表达增加 [ 9 ] 。 四季豆(Phaseolus vulgaris L.)属豆科菜豆属一年生、缠绕或近直立草本植物，是我国重要的蔬菜作物之一，对干旱较为敏感。因此，本研究以四季豆为材料，研究了干旱胁迫对四季豆生长的抑制作用，喷施外源MeJA是否能保护植物免受干旱胁迫以及在抗旱过程中MeJA是否参与了抗氧化活性、脯氨酸含量、相对含水量的调节。这有助于阐明MeJA在植物中减轻干旱胁迫的生理机制。
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user: 2. 材料和方法 2.1. 植物材料 本研究选取无蔓地豆王1号为材料，该材料是以矮生芸豆83-3选出的白荚品系作母本，以蔓生芸豆白不老品系171作父本的杂交后代，具有生长快，早熟，高产，抗病等特点，属早熟品种，品质及产量均优于其他品种。播种后45~50 d就能完成从出苗到开始生长过程，而且结荚集中，可以播种下茬作物，其角宽2.5 cm，扁平白色或绿色。豆荚有或无红晕无纤维，食用口感极佳，商业率高，是有发展前途的优良品种。 2.2. 种子预处理 选取饱满的四季豆种子，用0.1% H 2 O 2 溶液消毒处理15 min，用蒸馏水清洗后在25℃的温室中浸种催芽2 d，选取出芽长势一致的四季豆种子，栽种在装有壤土的塑料小花盆中(规格为10 cm × 10 cm × 10 cm)，每盆3棵幼苗，然后置于25℃ ± 1℃、12 h/12 h光/暗周期、200 μmol∙m −2 ∙s −1 条件下的培养室中培养。当四季豆幼苗培养至第3片复叶展开时，把四季豆幼苗均分成两组，一组四季豆幼苗叶片上均匀喷施0.5 mmol∙L −1 浓度的茉莉酸甲酯(MeJA)溶液，另一组四季豆叶片喷施蒸馏水作为对照。静置1 d后，把经MeJA和蒸馏水处理的四季豆幼苗分别放入含0、5、10、15、20和25%聚乙二醇6000 (PEG6000)的MS营养液中培养1 d (每个处理均重复放6盆幼苗)，然后取四季豆幼苗的第2片复叶为研究材料，每个实验均重复3次，取其平均值。 2.3. 四季豆幼苗叶片叶绿素、丙二醛、脯氨酸和可溶性糖含量的测定 参照李合生的《植物生理生化实验原理和技术》 [ 10 ] 测定以下生理指标：四季豆幼苗叶片叶绿素、丙二醛、游离脯氨酸和可溶性糖含量以及抗氧化酶活性的测定。 2.4. 四季豆幼苗叶片粗酶液的提取及抗氧化酶类活性的测定 取四季豆第二复叶0.5 g，剪碎后用磷酸缓冲液(pH 6.8)在冰浴下(0℃)研磨，在4℃，4000 g下离心20 min，取上清液，并在上清液中加入适量甘油混匀，再分成若干管，于−80℃超低温冰箱中保存备用，用于蛋白含量的测定和抗氧化酶类活性的测定 [ 10 ] 。
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user: 3. 结果与分析 3.1. 在PEG等干旱胁迫下MeJA对四季豆幼苗叶片丙二醛含量和相对电导率的影响 在PEG等干旱胁迫下，大部分植物体内的细胞代谢会失去平衡，膜酯过氧化作用会变大，其产物丙二醛含量增加。增加的丙二醛与其他物质发生反应，使细胞膜的通透性增加，细胞膜的选择透过性降低或丧失，细胞质中带电离子或其他物质穿过细胞膜进入到外界的环境中，会让环境介质的导电性能增加，从而导电率增加。由图1可以看出，随着PEG浓度的增加，四季豆幼苗叶片的丙二醛含量和相对电导率均逐渐增加，但在每个PEG胁迫浓度下，经MeJA预处理的四季豆幼苗丙二醛含量和相对电导率均低于未经MeJA预处理的含量和电导率，说明在PEG等干旱胁迫下，植物体内产生的MDA会引起植物膜受损伤，细胞内容物外渗增加，其相对电导率也逐渐增大，而施用外源MeJA可以使膜酯过氧化作用降低，MDA的含量也减少，从而减轻逆境下丙二醛对生物膜的损害，使细胞膜稳定性增加，质膜透性较小，细胞质外渗减弱。 图1. PEG胁迫下MeJA对四季豆幼苗叶片丙二醛(MDA)含量和相对电导率的影响 3.2. 在PEG等干旱胁迫下MeJA对四季豆幼苗叶片叶绿素含量的影响 叶绿素是植物叶绿体中的一个极其重要的色素，对植物光合作用的影响很大，植物的光合作用对外界的逆境胁迫十分敏感，所以叶绿素含量的变化可检测逆境胁迫对四季豆光合能力的影响。如图2所示，随着PEG浓度的增加，四季豆幼苗叶片的叶绿素含量均逐渐下降，但在每个PEG胁迫浓度下，经MeJA预处理的四季豆幼苗叶绿素含量均高于未经MeJA预处理的含量，说明在干旱胁迫下，茉莉酸甲酯可以减缓四季豆叶片中叶绿素量的降低。 图2. PEG胁迫下MeJA对四季豆幼苗叶片叶绿素含量的影响 3.3. 在PEG等干旱胁迫下MeJA对四季豆幼苗叶片脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量 的影响 在干旱等不利环境胁迫下，植物代谢尤其是水分代谢会发生紊乱。为了应对外界不利因素的影响，植物体内会积累大量的小分子物质如无机离子或其他有机化合物如可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸等(图3)，植物可以利用这些物质的积累来调节细胞水势，维持植物的参透压，从而维持植物细胞的正常生理活动。其中可溶性糖和可溶性蛋白是渗透压调节不可缺少的物质，既是必须的营养物质，又具有亲水作用，具有保水功能。而脯氨酸是植物体内非常常见的物质，能够高效准确的调节植物细胞的渗透压从而避免了干旱引起的细胞渗透压不平稳的问题。它也能保持细胞中的大分子物质如蛋白质的稳定性等从而保持植物细胞膜的完整，植物体内脯氨酸含量的高低是来检测植物在逆境中的受伤程度的重要指标之一。 图3. PEG胁迫下MeJA对四季豆幼苗叶片脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响 随着PEG浓度的增加，四季豆幼苗叶片脯氨酸含量也逐渐增加，而可溶性糖和可溶性蛋白含量呈现出先增加后减少的趋势，二者分别在20%和15%达到最高，但在每个PEG胁迫浓度下，经MeJA预处理的四季豆幼苗脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白的含量总高于未经MeJA预处理的含量(见图3)，说明在干旱胁迫下，MeJA可以提高脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量来增加四季豆幼苗叶片的渗透调节能力。 3.4. 在PEG等干旱胁迫下MeJA对四季豆幼苗叶片抗氧化酶活性的影响 在逆境胁迫中，植物体内自由基含量的动态平衡被打破，大量积累活性氧，而这些活性氧对植物细胞造成很大伤害，因此在逆境中植物必须要清除活性氧，细胞内的抗氧化酶系统(超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT和过氧化物酶POD等)在清除活性氧过程起了重要作用。如图4所示，随着PEG浓度升高，四季豆幼苗的保护酶SOD、POD和CAT活性均呈现先升高后降低的趋势，分别在15%、15%和20%达到最大活性，随后三种抗氧化酶活性下降。但在各个胁迫浓度下，经MeJA预处理的四季豆幼苗SOD、POD和CAT活性均大于未经MeJA预处理的酶活性。 图4. PEG胁迫下MeJA对四季豆SOD、CAT和POD过氧化物酶活性的影响
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user: 4. 讨论 水分胁迫期间植物的生长、光合作用和冠层结构均受到抑制 [ 11 ] 。水分胁迫使叶片的相对含水量降低，叶片萎蔫而细胞膨大度下降 [ 5 ] 。在干旱条件下，干旱胁迫使植物受氧化胁迫显著增加，脂质过氧化作用增强，从而导致细胞质膜受损伤。干旱胁迫降低了夏枯草的许多生长参数，而外源MeJA在一定浓度下可增加了夏枯草植物的抗旱能力 [ 12 ] 。施用外源MeJA可以改变大豆内其他内源激素、多胺和蛋白质带型，引发植物对多种环境胁迫发生形态变化和生理反应，缓解干旱胁迫所引起的伤害 [ 6 ] [ 13 ] [ 14 ] 。同时在植物对干旱胁迫应答中，茉莉酸应答基因的表达增加，应用外源MeJA也可以增强茉莉酸应答基因的诱导表达 [ 12 ] [ 15 ] 。在本研究中，四季豆植株在干旱胁迫下，施用0.5 mM的茉莉酸甲酯可有效减轻干旱胁迫的危害，使丙二醛含量相对降低，膜脂过氧化作用相对减弱，细胞质膜稳定性相对增加，从而细胞内容物外渗减少。 渗透调节被认为是植物增加对干旱胁迫适应性的重要过程 [ 16 ] 。在干旱胁迫下脯氨酸含量增加，脯氨酸作为氨基酸在渗透调节中起关键作用，可能是植物作为提高抗旱性的一种策略，而施用MeJA的植物在干旱胁迫下脯氨酸含量更进一步增加 [ 5 ] [ 17 ] [ 18 ] 。本研究的结果表明，干旱胁迫能增加四季豆幼苗脯氨酸含量，但施用了外源MeJA后的四季豆幼苗在干旱胁迫下脯氨酸含量更高，说明脯氨酸含量的增加可能是四季豆植株保持细胞膨胀度和减少膜损伤的原因。 在干旱胁迫条件下，其抗氧化活性也会发生改变。在干旱胁迫等不利环境经常引起氧化应激反应，其体内活性氧种类的量增加 [ 19 ] 。植物的抗氧化活性可能直接与它们的自由基清除活性直接相关 [ 20 ] 。植物对各种胁迫的抵抗力与抗氧化能力相关，抗氧化剂水平的提高可能会阻止胁迫损伤 [ 21 ] 。植物对环境胁迫响应，可能是通过激活参与抗氧化生物合成基因做出作为的响应机制 [ 22 ] 。外源供给的MeJA可以增加植物在水分胁迫下的抗氧化酶的转录水平和活性，说明MeJA可能通过基因转录、翻译或转录后修饰的改变影响酶活性 [ 7 ] [ 13 ] [ 23 ] [ 24 ] 。在干旱胁迫下，四季豆幼苗的保护酶SOD、POD和CAT活性均呈现先升高后降低的趋势，分别在15%、15%和20%达到最高活性，但在不同胁迫浓度下，经MeJA预处理的四季豆幼苗SOD、POD和CAT活性均大于未经MeJA预处理的酶活性，这与这几位学者 [ 7 ] [ 13 ] [ 23 ] [ 24 ] 的研究结果一致。 总之，干旱胁迫抑制植物生长，降低植物叶绿素的含量，使植物的电导率和丙二醛含量上升，植物的细胞质膜稳定降低，同时具有渗透调节作用物质如脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白质含量以及抗氧化活性相对增加，而施用MeJA改善了所有胁迫诱导的参数，MeJA可以通过增加脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白质含量以及抗氧化活性来诱导四季豆幼苗的抗旱能力。
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user: 摘 要 本文着重阐述“拉格日”生态畜牧业合作社发展的基本情况、主要做法和运行模式、主要成效入手，分析了存在的问题，并针对性地提出了加强经费投入、加强科技技术服务工作、提高合作管理人员的业务水平、均衡发展全县生态畜牧业合作社、大力完善合作社产业化结构、加强招商引资工作等6条对策建议，对其它同类地区进行生态畜牧业合作社建设，发展草地生态畜牧业具有很强的指导意义。 关键词 :畜牧业，合作社，模式，建议 Copyright © 2019 by author and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 近年来，泽库县以“生态有机畜牧业为主线、扶贫产业园区建设为平台、半舍饲养殖基地为抓手、合作社经营为支点、产业扶持为支撑，推动畜牧业跨越发展”作为泽库生态有机畜牧业发展的基本思路。充分发挥驻村“第一书记”的桥梁作用，以部门联动为主线，大学生志愿者、大学生村官投身于生态畜牧业合作社的运行和发展当中，在确保草原生态环境不继续恶化的前提下，草原部门为合作社草场进行科学划区轮牧，核定载畜量。农经部门制定相关规章制度出台，建立档案资料和财务账目。兽医站所推广良种繁育及高效养殖技术，防控牲畜疫病。农机站量身为合作社制定培训方案，通过聘请省州专家，对合作社牧户进行培训。有机办构建合作社牛羊有机可追溯体系的方式，为全县生态有机畜牧业专业合作量身制定了发展计划及运行模式，进行了积极的探索、实践，形成了“以草地和牲畜入股组建合作社，牲畜分群饲养，草地划区轮牧，社员分工分业，牛羊统一销售，用工按劳取酬和收益按股分配”的发展生态有机畜牧业的“拉格日”模式，成为了黄南州及整个青海省青南地区实现脱贫的一个样板。
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user: 2. 基本情况 泽库县地处青海省东南部，为黄南藏族自治州所辖。地理位置在东经100˚34'~102˚08'，北纬34˚45'~35˚32'之间，东与甘肃省夏河县毗邻、西靠同德县、北接贵南县、东北与同仁县相连，南部与河南县接壤，东西长142公里，南北宽85公里。土地总面积6658.53 km 2 。境内海拔多在3500米以上。气候属高寒大陆性气候，年平均气温为−3℃~2.8℃，无绝对无霜期。≥0℃的年积温为940℃~1950℃。牧草生长期150天左右。境内年降水为437.2 mm~511.9 mm。主要集中在5~9月，其分布是东南多于西北。年太阳辐射量585~653 KJ/cm 2 ，年日照时数2509~2639小时，主要灾害性天气为风沙和雪灾。 泽库县地处青海省三江源生态保护区的核心区，是扶贫重点县，畜牧业是牧民群众赖以生存和发展的支柱产业。长期以来由于产业结构单一，生产经营粗放，牧业资源转化率低，牧业发展处于低水平。随着人口的增长，牲畜数量不断增加，草畜矛盾日渐突出。近年来，县委、县政府依照省委、省政府建设生态文明先行区的战略部署，立足县情，提出了“生态立县，有机富民强县”战略目标，大力推进了全县生态畜牧业建设，取得了瞩目的成绩。特别是泽库县“拉格日”村生态畜牧业专业合作社以“股份制改造，资源高度整合，生产结构调整，劳力按需分配，合作社多元化发展”的措施为合作经营基础，大力发展草地生态有机畜牧业，增加牧民收入，改善生态环境，为青南地区草地生态有机畜牧业的发展进行了可供借鉴的尝试。 拉格日村隶属于黄南藏族自治州泽库县宁秀乡，距省会西宁390 km，靠近宁果公路，地势平坦宽阔，平均海拔3500 m，气候属典型的高原大陆性气候，雨热同季，干旱少雨，光照充足，日射强烈，无霜期短，日夜温差较大，年均降水量为477 mm，年均气温−2.4℃至0℃。下辖4个社，170户，824人。该村是一个纯牧业村，畜牧业是牧民收入的主要来源。草场总面积6266.67 hm 2 ，耕地面积74.12 hm 2 ，2016年末各类牲畜存栏数6384头(只)。
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user: 3. 拉格日生态畜牧业主要做法及运行模式 3.1. 以草地和牲畜入股重组合作社 按照股份合作制经营模式，组建生态畜牧业合作社。牧户以草场和牲畜折价入股，每股500元。入股牲畜数按照草畜平衡标准折算，即平均每1.07 hm 2 草场入股1头牛或者4只羊。 3.2. 牲畜分群饲养 合作社实行集体统一经营，对入社牛羊按类别分群饲养。“拉格日”合作社提出逐步淘汰土种畜，专营母畜群，统一经营种畜群。 3.3. 草地划区轮牧 为科学利用草场、落实草畜平衡，合作社针对夏秋草场牲畜潜载力强，冬春草场牲畜潜载力弱的现状，制定草场划区、牲畜轮牧的划区轮牧方案，明确规定放牧顺序、放牧周期和分区放牧时间，逐区放牧，轮回利用，实现一个季节一个区的轮牧方式。 3.4. 社员分工就业 合作社根据社员能力进行分工，合理分配到不同生产岗位。 3.5. 淘汰牲畜的统一销售 对合作社羊羔和犊牛在断奶后进行鉴定，合格的作为后备公母牛(羊)，不合格的集中育肥出栏，将过去分散经营时三年出栏，变为一年四季均衡有序出栏，经济效益大幅提升。 3.6. 细化作业用工，并按作业程度分配报酬 合作社以饲养牦牛为主，平均每个牦牛饲养小组放牧200头牦牛，配备相应的放牧员和挤奶员。 3.7. 收益按股分配 按照合作社章程规定，合作社的收益实行社员以所持股份按股分配。全体社员每年都可按股获得股金分红。
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user: 4. 拉格日生态畜牧业主要成效 4.1. 草地生态环境明显好转 “拉格日”生态畜牧业合作社结合生态保护补助奖励机制的实施，采取划区轮牧、分群饲养、种草养畜等多种方法，严格兑现奖罚，使群众保护和管理草场的自觉性进一步增强。加快牲畜周转，积极推行草畜平衡制度，建立饲草料基地，大力发展舍饲半舍饲畜牧业，减轻冬春草场压力，达到以草定畜、生态平衡，有效解决超载过牧问题和维护生态环境之间的矛盾，提高天然草原生产能力。据省草原监理站监测，2017年，该村天然草场产草量达到平均3384 kg/hm 2 ，比2010年增加321 kg，提高了10.5%。天然草场载畜量由0.72 hm 2 /羊单位调整为206.25 hm 2 /羊单位，草原生态环境有了明显好转。 4.2. 牧民的思想观念得到转变 通过举办培训、专题讲座、各类媒体、发放宣传材料等形式宣传普及合作社组建的重要意义和必要性，提高了全村牧民对合作社的认识程度，逐步解除了牧户的后顾之忧。 4.3. 示范带动辐射效应明显增强 “拉格日”生态畜牧业合作社不断发展壮大，2014年进入省级示范社的行列。在“拉格日”生态畜牧业合作社的示范带动下，目前，全县合作经济组织已达到147家，入社人口为41145人，占全县总人口的69%，辐射带动非成员牧户6800户，有力推动了全县生态畜牧业的发展。 4.4. 畜牧业生产经营能力明显提升 通过合作社统一开展技术服务、统一组织牲畜周转、统一开展商品畜出售、统一组织饲草料地耕种，使得传统畜牧业向规模化、集约化、科技化、现代化畜牧业发展，牧业生产能力显著提升。 4.5. 脱贫效果显著 2009年以前，“拉格日”村是全县64个牧业村中贫困村，成立生态畜牧业合作社后，到2013年已实现全村整体脱贫。 4.6. 牧民收入大幅提高 通过生态畜牧业发展，拓展二、三产业增收空间，该村牧民收入实现了快速增长。2012年至2016年，合作社累计现金分红680.87 × 10 4 元。2016年，合作社创收948.5 × 10 4 元，比上年增加281.75 × 10 4 元；人均收入12448元，比上年增加3698元。 4.7. 牲畜品种和结构不断优化 通过实行划区轮牧、分群饲养、种草养畜等，彻底改变了过去牲畜“夏壮、秋肥、冬瘦、春死”的恶性循环。目前，“拉格日”畜群结构得到进一步优化，优良种畜比例和牛羊出栏率不断提高，到2016年末，合作社优良种畜比例达到70%，母畜比例达到65%，仔畜繁活率达到85%，牛羊出栏率达到54%，分别比2011年提高15个、20个、2个、15个百分点，使牧业结构优化合理，生产潜力得到挖掘。