生理特征（共12篇）
生理特征 篇1
1 肉鸭消化器官特点
肉鸭消化系统由消化道和消化腺两部分组成。消化道是一条从口腔、咽、食道、胃、小肠、大肠直到泄殖腔的肌性管道, 鸭消化道器官包括喙、口腔、舌、咽、食道、食道膨大部、腺胃、肌胃 (砂囊) 、十二指肠、空肠、回肠、盲肠、结直肠及泄殖腔。消化腺包括大消化腺 (唾液腺、肝脏和胰腺) 和分布在消化道各部管壁内的小消化腺, 它们均借助导管, 将分泌物排入消化道内。
1.1 喙
鸭靠喙采食饲料, 鸭的喙长而扁、末端呈圆形, 上、下喙的边缘呈锯齿状横褶, 鸭在水中采食时, 可通过横褶快速将水滤出并将食物阻留在口腔中。在横褶的蜡膜以及舌的边缘上, 分布着丰富的触觉感受器。
1.2 口腔
鸭口腔内无牙齿, 舌位于口腔底部, 舌黏膜上典型的味蕾细胞较少。口腔的顶壁为硬腭、无软腭;口腔向后与咽的顶壁相连, 两者合称为口咽腔。鸭唾液腺不发达, 分泌唾液的能力较差, 唾液可以湿润食物, 便于吞咽。
1.3 食道及食道膨大部
食道是一条从咽到胃、细长而富有弹性的管道, 食道壁由外膜、肌膜和黏膜构成, 食道腺位于黏膜下, 可以分泌黏液。鸭食道下端为膨大部, 呈纺锤形, 可贮存大量纤维性饲料, 因而, 鸭具有很强的耐粗饲和觅食能力。
鸭吞咽食物时抬头伸颈, 借助重力、食道壁肌肉的收缩力以及食道内的负压, 将食物和水咽下, 到达食道膨大部并停留2~4 h后, 逐渐向后流入胃内。
1.4 腺胃及肌胃 (砂囊)
鸭的胃分为腺胃和肌胃。腺胃呈纺锤形、壁薄, 腺胃黏膜表面的乳头上分布着发达的腺体, 能分泌盐酸、黏蛋白及蛋白酶等, 可将食物进行初步消化。
肌胃与腺胃相通, 肌胃的肌肉壁很厚、收缩力强;肌胃内角质膜坚硬, 可抵抗蛋白酶、稀酸及稀碱的作用。肌胃内的沙砾有助于食物的磨碎, 提高食物的消化率。经胃消化后的食物借助肌胃的收缩力, 经幽门进入小肠。
1.5 小肠
小肠与肌胃相连接, 是蛋白质、碳水化合物、脂肪、维生素以及微量元素进行消化和吸收的主要场所。小肠包括十二指肠、空肠和回肠, 十二指肠终端有胰管和胆管的开口。空肠有很多弯曲、壁较厚且富含血管。回肠是小肠的最后一部分, 上接空肠, 下连直肠。小肠内壁黏膜有许多小肠腺, 能分泌许多消化酶, 对食物进行全面的消化。
食糜进入小肠后, 在各类消化酶的酶解作用下, 最终分解为简单的化学物质被机体吸收。淀粉在淀粉酶作用下分解为葡萄糖, 蛋白质在蛋白酶作用下分解为氨基酸和寡肽, 脂肪在脂肪酶作用下分解为脂肪酸和甘油一脂。依靠小肠的蠕动, 小肠内食糜逐步进入大肠。
鸭小肠可明显分为十二指肠和空肠, 回肠与空肠无明显区别, 因此合称为空回肠。鸭的空肠可明显区分为前后2个肠袢, 前袢管径较细, 后袢管径较粗。不同家禽小肠长度比较见表1[1,2]。
1.6 大肠
大肠包括直肠和两条盲肠。小肠和直肠交界处有一对中空的小突起为盲肠, 鸭的盲肠十分发达, 长约20 cm。盲肠内有微生物, 未被消化的食糜可在盲肠微生物的作用下进一步消化, 产生氨、胺类和有机酸, 盲肠微生物可利用非蛋白氮合成菌体蛋白质、B族维生素以及维生素K等。盲肠具有吸收水分、电解质、钙、磷等能力。
鸭的直肠较短, 主要作用是吸收未消化食糜中的水分, 收集未消化食靡和消化道内源代谢产物, 形成粪便。粪便经泄殖腔排出体外。
1.7 泄殖腔
泄殖腔是禽类消化、泌尿和生殖的共用通道, 内有输尿管和生殖导管的开口。幼禽泄殖腔背壁有一盲囊空起, 称为法氏囊, 是家禽的免疫器官, 随着家禽日龄的增加而缩小。
1.8 肝脏
肝脏是鸭最重要的消化器官之一, 位于腹腔前部, 分左右两叶。肝脏分泌的胆汁经胆管进入十二指肠, 胆汁能激活脂肪酶, 使脂肪乳化, 促进脂肪和脂溶性维生素的吸收。同时, 肝脏参与体内糖、脂肪和蛋白质的代谢。
1.9 胰腺
胰腺具有消化和内分泌双重功能。胰腺位于腹腔前部, 依靠肠系膜紧贴于十二指肠上, 胰腺分泌的胰液经胰腺管进入十二指肠。胰液中含有丰富的淀粉酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、脂肪酶、肽酶、麦芽糖酶等, 对饲料中碳水化合物、蛋白质及脂肪的消化起非常重要的作用。胰腺分泌的胰岛素和胰高血糖素对鸭体内糖、脂肪和蛋白质的代谢具有十分重要的调节作用。
1.1 0 鸭消化道不同部位酶类分泌情况
酶类分泌情况见表2[3]。
2 鸡鸭消化生理指标的差异
2.1 消化道内pH值
樊红平等 (2006) 比较研究了公鸡、公鸭消化道内pH值, 鸭消化道前段 (除口腔外) 的pH值均低于鸡, 鸭消化道后段 (除盲肠外) 的pH值均高于鸡[3]。家禽消化道内容物和胆汁的pH值见表3。
2.2 鸡鸭消化道内消化酶的差异
樊红平等 (2006) 研究表明 (见表4-表5) , 鸡鸭消化道内主要蛋白酶活性存在差异[3]。鸭腺胃和肌胃内容物中胃蛋白酶的相对活性显著高于鸡的, 鸭十二指肠、空回肠、盲肠等内容物以及胰腺组织中胰蛋白酶的相对活性显著高于鸡的, 鸭空回肠内容物中糜蛋白酶的相对活性显著高于鸡的。鸭空回肠内容物以及胰腺组织中脂肪酶的相对活性显著高于鸡的。鸡鸭消化道内可溶性碳水化合物水解酶活性没有很强的规律性, 鸭十二指肠和空回肠内容物以及胰腺组织中乳糖酶、空回肠内容物中纤维素酶的相对活性均显著高于鸡的。
3 鸡鸭消化能力的差异
3.1 鸡鸭消化道排空速度的比较
樊红平等 (2007) 研究了强饲50 g日粮后, 食糜在鸡和鸭消化道不同部位的排空速度和排空率 (见表6) , 鸭的排空速度比鸡快, 但鸭消化道总残留干物质量比鸡高[4]。食糜在鸭小肠、直肠及整个消化道的排空率低于鸡, 鸭在强饲24 h后其内容物基本排空。
3.2 鸡和鸭对常用饲料代谢能的比较
樊红平等 (2006) 测定了公鸡和公鸭对常用饲料 (玉米、稻谷、小麦、麸皮、豆粕、棉粕、豆油、牛脂、玉米淀粉) 的代谢能值 (见表7) , 除棉粕和玉米淀粉外, 鸭对同一种饲料的表观代谢能及真代谢能均高于鸡, 饲料蛋白质含量越高, 鸡、鸭对饲料的表观代谢能值及真代谢能值之间差异越大[5]。
3.3 鸡和鸭对常用饲料总氨基酸消化率的比较樊红平等 (2006) 测定了公鸡和公鸭常用饲料 (玉米、稻谷、小麦、麸皮、豆粕、棉粕、花生粕) 的氨基酸消化率 (见表8) , 鸭对同一种饲料的表观消化率及真消化率均高于鸡[6]。
摘要：综述肉鸭消化道器官及消化道酶类分泌的特点, 比较鸡鸭消化道中pH值、消化酶、食糜排空速度以及鸡鸭对常用饲料代谢能和总氨基酸消化率的差异, 旨在为肉鸭饲料营养技术体系的研发与应用提供参考。
关键词：肉鸭,消化,消化生理
参考文献
[1]季培元.家禽解剖生理学[M].台北:国立编译馆, 1984.
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[3]樊红平, 侯水生, 黄苇, 等.鸡、鸭消化道pH和消化酶活的比较研究[J].畜牧兽医学报, 2006, 37 (10) :1009-1015.
[4]樊红平, 侯水生, 刘建华, 等.食糜在鸡、鸭消化道排空速度的比较研究[J].中国畜牧兽医, 2007, 34 (4) :7-10.
[5]樊红平, 侯水生, 郑旭阳, 等.鸡鸭对饲料能量利用的比较研究[J].中国畜牧杂志:科技版, 2006, 42 (19) :30-32.
[6]樊红平, 侯水生, 温少辉, 等.鸡鸭对饲料氨基酸利用的比较研究[J].动物营养学报, 2006, 18 (4) :237-243.
生理特征 篇2
短距离运动考验爆发力，运动强度大、速度快、时间短，是以肌肉工作为主的周期性速度力量类型运动项目，需要较低体脂水平，呼吸、循环机能在运动后变化明显。中等距离运动强度略低于短距离运动，对速度和耐力是双重考验。能量供应方式开始以无氧代谢为主，随后转化为有氧代谢为主的混合代谢。虽然无氧运动的比例不大，但持续时间较长。
1。2 长距离运动的生理特征
长距离运动是 3 000 m 以上的运动，对耐力要求较高。如马拉松、竞走等运动机体负荷极大，赛后疲劳感明显，恢复时间较长，大约需 3 天。长距离运动以糖原有氧供能为主，运动开始阶段依靠糖供能，随后脂肪取代糖成为主要供能方式，血糖浓度开始下降，脂肪分解，游离脂肪酸浓度上升。糖原的储备能力和糖的有氧代谢能力是提高长距离运动能力的关键。
1。3 跳投运动的生理特征
跳跃运动在速度、爆发力、柔韧性和灵敏度方面含有很高的技术技能。跳跃包括跳远、三级跳、跳高、撑杆跳几项，与投掷运动的标枪同属于混合型运动。铁饼、铅球、链球几项属于非周期性运动，要求强悍的爆发力和体能力量。跳跃和投掷运动主要由磷酸原系统供能，恢复较快。投掷运动对上肢力量要求较高，依靠肢肌肉收缩来发挥爆发力。
1。4 铁人三项运动的生理特征
生理特征 篇3
关键词：空心莲子草；光合作用效率；生物量分配；资源捕获能力；生境；陆生；水生
中图分类号：S451 文献标志码：A 文章编号：1002—1302（2016）01—0158—02
空心莲子草（Alternanthera philoxeroides）原产于南美洲，分布在巴拉圭、阿根廷南部巴拉那河流域和巴西南部沿海地带，20世纪30年代末日本侵华期间，曾被作为猪饲料在我国广泛引种，后逸为野生。空心莲子草具有极强的无性繁殖能力、抗逆力与适应性，在入侵环境中缺乏种群依赖型自然天敌的控制，引入不久便大肆蔓延，造成严重的生态环境破坏和经济危害。因此，研究空心莲子草的入侵机制并寻找其生物防治方法是当下亟待解决的问题。
土壤资源会改变植物的生理过程、生物量分配格局等，从而改变植物的生长。空心莲子草在原产地主要生活在淡水生境中，而在入侵地却扩展到陆生生境；空心莲子草既可以在陆生生境中生长，也可以在干湿交替的生境中生长，如河道消落带、农田等。本试验采集水生、陆生、水陆两栖（即水陆交替）3种不同生境的空心莲子草，在温室同质条件下，仅保留水分差异，研究水分对空心莲子草光合作用能力、生物量分配格局的影响，以进一步了解入侵植物空心莲子草从水生生境向陆生生境扩散的机制，期望可以为制定合理有效的防治方法提供理论基础。
1材料与方法
1.1供試材料
2013年5月初，分别从浙江省临海市台州学院郊外水沟里、农田里和河道消落带这3种水生、陆生和水陆交替的生境里采集空心莲子草，每个生境各采集20个个体，个体间隔3 m以上；取空心莲子草个体第3茎节中粗细长度一致、长约15 cm的茎段，扦插于装有100 g基质，直径、高分别为4.5、6.0 cm的塑料杯中，每杯1个茎段，每个塑料杯施奥绿肥0.08 g。由水生生境采集的植株，其塑料杯淹没于水中；由陆生生境采集的植株，其塑料杯正常浇一定量水，使植株不出现失水现象；由水陆交替生境采集的植株，其塑料杯1 d淹没于水中，1 d正常浇水。试验在浙江省台州学院步入式人工智能气候室进行，设置气候条件为：白天温度为32℃，相对湿度为75%，光照时间14 h；晚上温度为25℃，相对湿度为75%。定期对气候室进行灭菌和换气。茎段持續培养60 d，测定各指标并收获。
1.2指标测定
1.2.2植株叶绿素含量测定 选取用于测定空心莲子草光合参数的叶片，用美国产CCM-200手持式叶绿素仪测定叶片叶绿素的相对含量，取平均值。
1.2.3叶绿素荧光参数测定 选取与测定光合作用相同的功能叶，在叶片自然生长角度不变的情况下，采用美国产OS-30P便携式叶绿素荧光仪测定空心莲子草的叶绿素荧光参数，主要有初始荧光F0、最大荧光Fm和光系统Ⅱ（PSⅡ）最大光化学效率Fv/Fm。测定前叶片均先暗适应30 min。
1.2.4生物量测定 将空心莲子草植株分为根、茎、叶3个部分，分别放人牛皮纸袋中，105℃杀青0.5 h；烘箱70℃烘干至恒质量，采用精确至0.0001 g的电子天平分别称取根、茎、叶各部分的生物量，计算总生物量。
1.3数据分析
数据采用“平均数±标准差”表示；采用单因素方差分析比较3种生境下空心莲子草各指标的差异显著性，同时进行多重比较；数据处理均采用SPSS 19.0，图形采用Origin 8.0软件生成。计算公式为：（根冠比=地下生物量/地上生物量；（根（叶、茎）生物量比=根（叶、茎）生物量/总生物量。
2结果与分析
2.1不同生境空心莲子草光合指标的变化
由表1可见，3种生境空心莲子草的光合指标存在差异；陆生生境空心莲子草的净光合速率（Pn）显著大于水陆交替和水生生境，但水陆交替和水生生境间差异不显著；陆生生境空心莲子草的气孔导度（Gs）和水分利用效率（WUE）显著高于水生生境，但陆生与水陆交替生境、水陆交替与水生生境间差异不显著；3种不同生境中，空心莲子草叶片胞间CO2浓度（CI）和蒸腾速率（Tr）没有显著性差异；经单因素方差分析，空心莲子草净光合速率受水分的影响极显著。
2.2不同生境空心莲子草叶绿素相对含量与荧光参数的变化
由表2可见，水分对空心莲子草初始荧光、PSⅡ最大光化学效率和PSⅡ潜在活性均有显著性影响，对叶绿素相对含量没有显著性影响；陆生生境及水陆两栖生境的空心莲子草，其初始荧光要显著高于水生生境（P<0.05），而PSⅡ最大光化学效率和潜在活性要显著低于水生生境（P<0.05）。
2.3不同生境空心莲子草生物量的分配格局
由图1可见，陆生生境空心莲子草的根冠比显著高于水生、水陆两栖生境（P<0.05），根生物量比呈近相同趋势；叶生物量比则刚好相反，陆生生境的叶生物量比显著低于地水生、水陆两栖生境（P<0.05）；茎生物量比在不同生境问不存在显著差异性。
3结论与讨论
空心莲子草在原产地主要生活在水生生境中，而在入侵地却扩散到水陆两栖生境，进而扩散到陆生生境。PSII最大光化学效率（Fv/Fm）在未受到胁迫的植物中一般是稳定的，常处于0.80～0.86之间。试验结果表明，水生生境下空心莲子草的Fv/Fm值在0.83～0.85之间，表明其未受到明显的环境胁迫；而陆生、水陆两栖生境中空心莲子草的Fv/Fm值均低于0.8，表明其生长受到胁迫。这进一步说明了空心莲子草的适宜生境为水生生境，而水陆两栖与陆生生境则为其入侵后扩散的生境，存在一定胁迫。
植物在不同环境条件下的资源分配格局反映了植物发育对环境的响应规律和资源分配对策。当空心莲子草从水生生境扩散到陆生生境时，氧分充足，其对氧的需求减弱，对根部吸收土壤养分的需求增强，因此空心莲子草通过改变生物量分配格局，减少对叶、茎的生物量分配，将更多的生物量投入到根的生长以吸收更多的养分，供给陆生植株生长所需。本研究结果表明，从水生到陆生生境，叶生物量比显著下降，叶片净光合速率显著增高，根生物量比、根冠比显著提高，空心莲子草这种随水分降低其叶生物量投资下降的结论与许凯扬等的研究结果较为一致。为弥补这一变化，陆生生境的空心莲子草净光合速率显著提高，叶绿素含量增加，从而具有更强的光合作用能力，可以更好地捕获光能，创造更多的光合作用产物以保证植株的生长。
近年来一些研究发现，从水生到陆生生境拓展过程中的空心莲子草比同属莲子草具有更大的表型可塑性，空心莲子草从水生到陆生生境扩散中的生长与防御变化机制尚需进一步研究，这将为空心莲子草入侵机制的深入研究提供进一步理论参考。
体育教学注重学生的生理特征探讨 篇4
一、身体形态急剧改观, 男女体态相异
初中学生的身体形态变化十分迅速, 身高、体重、胸围、肩宽、盆宽等形态指标均随年龄增长而增加, 并出现男女性别差异, 最后形成成年男子身材较高、肩部较宽、肌肉发达的体态, 而成年女子则呈现身材较矮、体肤丰满、臀部较宽的体态。
身高和体重是身体形态发育的两个基本指标, 身高能反映骨骼发育的情况。在初中阶段身高增长的幅度很大, 平均每年要增长5到10厘米左右。女生一般在9岁至13岁间身高突增, 男生则在11岁至15岁间, 而且男生身高增长时间和总幅度要比女生长而持久, 因此, 男生最终身高一般均高于女生。在长身体时期, 作为家长应该时刻关心孩子的身体健康, 要给孩子加强营养;作为教师, 要教育学生注意锻炼身体, 选择适合自己的体育运动项目, 同时做好卫生保健工作;学生自己也应该积极参加适当的体育锻炼, 以促进肌肉的发育, 使体态健壮, 更显青春活力。《课程标准》指出:“到了7~9年级, 可按年级男、女生分班上课。学习某些内容 (如健美操等) , 也可考虑采取男、女生合班上课的形式, 以利激发学生的兴趣和表现欲, 活跃课堂气氛。”
二、内分泌变化是启动中学生青春期发育的关键所在
内分泌系统对人的生命活动起着十分重要作用。它通过释放多种被称为“激素”的化学物质, 来调节人体的新陈代谢和生长发育。有人把内分泌系统称为青春发育期的幕后总指挥, 这是很有科学道理的。青春期发生的一系列变化都是内分泌系统直接或间接作用的结果。
在幼儿园和小学时期, 学生的内分泌系统机能尚不完善, 到初中时, 内分泌系统迅速发育, 并分泌释放与成人几乎相同的激素物质, 引发青春期发育。初中时期, 下丘脑和垂体前叶活动增强, 引起全身内分泌腺发育加快、机能完善。在垂体前叶和其它内分泌腺所释放的激素共同作用下, 引起了青春期生长发育特征的出现。如身高体重等形态指标的增长;身体各部的结构和机能迅速发育;性腺的活动增强, 性器官迅速生长, 并出现第二性征和性需求。由于这些激素对内分泌系统, 特别下丘脑和垂体前叶的反馈抑制作用, 最终使内分泌系统机能达到稳定状态, 使身体的生长发育速度逐渐缓慢下来并趋于停止。在青春发育期, 老师要教育学生了解青春期, 正确看待“性”, 不要谈“性”色变。《课程标准》指出:“知道青春期男女生身体特征的变化, 正确对待第二性征的出现;关注青春期的健康, 如女生注意乳房卫生和经期卫生, 男生正确对待手淫和遗精等;初步认识青春期男女体能方面发生的变化;了解经期科学锻炼的知识。”
三、身体各系统的生理机能日趋成熟, 身体素质迅速提高
在青春期时, 心血管机能的发育是与心血管系统结构的发育同时进行的, 具体表现在心脏泵血机能增强、心率逐渐减慢、血压升高。少数中学生易出现青春期高血压, 这是由于心脏与血管发育不同步所致, 是暂时的正常生理现象。中学生心血管机能虽已接近成熟, 但还不宜参加剧烈的体育运动项目, 以免加重心血管系统的负担。
肺活量是衡量肺呼吸机能的重要指标。中学生的肺活量随着年龄的增加而上升, 根据16省市的调查, 男生自12岁~13岁起增加较快, 到19岁~20岁左右趋于稳定;女生15岁后增长缓慢, 18岁~19岁左右趋于稳定。男女肺活量增长的差距很明显, 18岁~25岁男青年的平均肺活量约有四千毫升左右, 而女青年则为二千五百毫升左右。肺功能发育期间, 老师一定要鼓励学生积极参加体育锻炼和户外活动。
青春期开始时, 脑的结构发育已基本成熟了, 在青春期脑发育的重点是机能发展。科学研究表明, 脑子越用越灵, 在用脑过程中, 脑神经细胞体积增大, 脑功能大为改善。因此, 老师要引导与教育学生学好各门功课, 学好基础知识, 掌握基本技能, 这将对加速脑机能发展有非常重要的作用。同时老师也要教育学生保护脑子, 一方面要在饮食中加强营养, 多食含蛋白质丰富的食物, 另一方面要科学用脑, 多呼吸新鲜空气, 保证脑对氧气的需要, 并注意脑的休息, 防止用脑过度。
初中学生身体素质的提高是与身体形态和机能发育相一致的。在青春期阶段, 身体各项素质的提高有先后, 其中速度、速度耐力发展领先, 下肢爆发力发展也较快, 但耐力发展缓慢。根据这些特点, 老师在指导学生进行体育锻炼时, 应合理地安排和选择锻炼内容, 这将有助于促进学生身体素质的发展。在青春期身体素质发展上, 还存在着明显的性别差异。一般来说, 男生身体各项素质的发展水平均高于女孩。根据这一特点, 要求老师在指导学生进行体育锻炼时应做到:一方面应鼓励女生在青春期积极参加体育锻炼, 保持和提高身体素质, 另一方面还应做到男女有别, 在活动中不能强求一致, 必须分别对待。
初中学生处于生长发育的重要时期, 初中学生身体各器官系统的生长发育都表现出一定的生理特征, 这些持征是衡量学生健康状况的重要标志之一, 也是正确开展体育活动和卫生保健工作的科学基础。我们初中体育老师, 要根据初中学生生理发育特征, 有计划、有步骤、科学合理地安排体育教学, 使初中学生能够健康、快乐地成长成才。
参考文献
[1]王良均.浅谈初中生青春期体育锻炼应注意的问题[J].科教创新, 2010 (7) .
生理特征 篇5
以拟南芥模式种哥伦比亚生态型和中国分布的新疆、浙江生态型为材料,研究了干旱和湿润处理下光合生理特征的适应特点.发现3个生态型株高、地上生物量、抽苔时间、相对适合度等生长发育特征和gs,WUE,Ts等瞬时光合生理特征产生了显著特征差异,Pn值在生态型间及处理间变化稳定.同时发现,3个生态型的.Pn,gs,WUE,Ts已形成明显不同的日适应变化.无论是干旱还是湿润处理哥伦比亚生态型Pn与gs,WUE,Ts等特征的相关均不显著,但适合度最高,表现出特征整合间的冗余特性.虽然两两特征间的相关格局在生态型的处理之间、同一处理的生态型之间差异较大,但主成分分析发现光合生理特征整合在处理和生态型之间相似性较强,表现出拟南芥物种特征整体协调的一致性.同时对3个生态型的微进化特点进行了分析.
作 者：刘彤 任丽彤 珞郴 魏鹏 魏凌基 李学禹 LIU Tong Ren Li-tong LUO Chen WEI Peng WEI Ling-ji LI Xue-yu 作者单位：刘彤,任丽彤,魏凌基,LIU Tong,Ren Li-tong,WEI Ling-ji(新疆生产建设兵团,绿洲生态农业重点实验室,新疆,石河子,83)
珞郴,魏鹏,李学禹,LUO Chen,WEI Peng,LI Xue-yu(石河子大学,生命科学学院,新疆,石河子,832003)
生理特征 篇6
【关键词】老龄化；人体工程学；无障碍；设计
【中图分类号】R686【文献标识码】A【文章编号】1044-5511（2011）11-0473-02
随着社会的发展进步和人口老龄化的加快，老年人越来越受到人们的关心和社会的重视。“人性化”的社会倡导我们更多的关注老龄人群这一相对弱势的群体，在这种理念引导下进行家具以及相应环境的设计，将极大地方便他们的日常生活，同时也从一个侧面反映了社会的文明进步。而面对日益迫切的需求，如何更好地设计出适合的家具产品就成为了值得我们研究的方向。作为设计人员应该从充分研究老年人的生理和心理的基础上，利用科学分析法和深入细致地调查获取这一类人群对家具的切实需求，设计出在功能和外观上都尽可能符合老年人行为能力和生活习惯的家具。要达到这一目的，需要从两个方面入手：一是人体工程学角度研究老年人群有别于其他人群的体质特征；二是从无障碍设计角度关怀老年人的生理心理需求。
1 人体工程学与无障碍设计
1．1 人体工程学:人体工程学(Human Engineering)，也称人类工效学(Ergonomics)。人体工程学是一门研究系统中人和其他元素的交互作用的科学，致力于应用理论、原则、数据和方法进行设计，以求将人和整个系统达到最佳。
人体工程学起源于欧美，第二次世界大战中，开始运用其原理和方法，在坦克、飞机的内舱设计中，使人在舱内有效地操作和战斗，并尽可能使人长时间地在小空间内减少疲劳，即处理好：人-机-环境的协调关系。战后，各国把人体工程学的实践和研究成果，迅速有效地运用到空间技术、工业生产、建筑及室内设计中去，并于1960年创建了国际人体工程学协会。而把人体工程学原理引入到家具中，目的就是为了优化用户和家具产品、家居环境之间的界面，力求使人、物及环境的系统达到最佳组合，从而发挥出最好的作用。
1．2 无障碍设计:无障碍设计（barrier-free design）这个概念名称始见于1974年，是联合国组织提出的设计新主张。无障碍设计强调在现代社会，一切有关人类衣食住行的空间环境以及各类建筑设施、设备的规划设计，都必须充分考虑具有不同程度生理伤残缺陷者和正常活动能力衰退者的使用需求，营造一个充满爱与关怀、切实保障人类安全、方便、舒适的现代生活环境。在欧美、日本等一些国家，较早认识到了无障碍设计的重要性，进行了必要的研究，极大地改善了特殊人群的日常生活，甚至对广大普通人群的生活品质也有提高。
我国引入无障碍设计虽然起步晚、起点低，但也已取得了显著成绩。国家建设部已下发了《城市道路和建筑物无障碍设计规范》，其中有24条为工程建设强制性标准条文，于2001年8月21日起开始执行。目前我国多数城市的干道、主要商业街、广场、医院等采用了无障碍设计，城市住宅小区的无障碍设施也开始起步。但是，应该注意到的是，无障碍设计还没有引起我们的足够重视，普及方面也存在较大的差距，比如人们的居室以及家具日用品等，很多都还没有无障碍设计的考虑，成为了无障碍设计的盲点。
1．3 人体工程学在无障碍家具设计中的介入:老年人、残疾人、行动不便者对环境和用品有更多的依赖性，无障碍家具设计就是考虑到这一群体的特点，在设计中采取的“人性化”措施使家具更适宜他们生活。而人体工程学作为人体科学、环境科学与技术科学融合交叉的新兴学科体系，有着广泛的应用领域，其聚焦点在于“协调人与产品的关系”，在家具产品中则主要着眼于优化“人-家具-室内”的关系。无障碍家具设计要得以科学合理地实现，人体工程学的介入和运用是必不可少的。
人体工程学在现代家具设计中的应用，特别强调其在使用过程中对人体的生理及心理反应，并对此进行科学的实验和计算，在进行大量分析的基础上为设计提供科学的依据。例如大家都很熟悉的椅子，其高度常定在390mm~420mm之间，根据就是人的坐姿时的基准点（坐骨结节点）为准进行测量和设计，高度不够会使体压集中，并让人在起立时显得困难；高度过高会使两足不能落地，时间久了血液循环不畅，肌腱会发胀而麻木。对现代家具进行设计，要力图做到“人-家具系统”相互和谐。
在无障碍设计中，设计师可以运用人体工程学在家具和其他相关设施的设计上妥善处理功能与造型，以方便人们的日常动作行为，从而帮助有障碍人群独立生活的愿望得以实现。人体工程学，作为研究人体在生活、工作等行为活动中的适用度的重要依据，将是研究无障碍家具设计过程中不可或缺的重要部分。主要着眼点在于对居住环境的各个空间中的家具进行尺寸分析及功能研究,使之符合目标人群的行为、生理、心理需求，给他们带来便利，满足他们的需求。
2 老年人生理特征和心理变化
老龄化问题也是我国21世纪要面临的一大社会问题。随着生活水平的提高，医疗条件的改善，人们的预期寿命长了，老年人也就多了。2005年统计，中国60岁以上人口是1.44亿，占全国人口的11%。因此，中国已经进入了老龄化社会，而老年人也是无障碍设计关注的重点人群。由此可见，我国对于无障碍设计是有着较为迫切的需求的，这值得我们设计人员关注和重视。
2．1 老年人的生理特征:老年人的生理变化主要是机体老化、功能障碍。随着年龄的增长，人体各系统、组织和器官功能逐渐衰退，导致机体活动减退、生物效能减低、环境适应能力减弱和器官应激能力衰减。具体来看主要有以下几个方面：（1）肌肉骨骼系统:老年人随着年龄的增长，身体不断萎缩，其人体尺度也发生相应变化，最明显的表现在身高。老年科学研究结果表明，人在28~30岁时身高最大，35~40岁之后逐渐出现衰减。一般老年人在70岁时身高会比年轻时降低2.5%~3%，女性的缩减有时最大可达6%。除此之外，老年人的肌肉及骨骼系统衰退，反应和灵活程度下降，肌肉的强度以及控制能力也不断减退，一般人70岁时的肌肉强度只相当于30岁时的一半。（2）感知能力:老年人的感觉器官会衰减，一般首先是听觉和视觉发生障碍，视觉主要表现在眼角膜变厚，晶状体弹力下降，睫状肌调节能力减退，多出现老花眼。老年人还会出现辨色能力下降，对近似色的区分力下降，判斷高差和有少量光影变化的能力也会减弱；听力衰退则主要表现为高频声音不敏感，所以交谈时经常需要很接近；触觉味觉嗅觉也会随着感觉细胞的衰老和减少逐步减退。（3）思维能力:人的记忆、分析、综合、判断、推理以及计算能力，都是人的智力组成内容。根据智力测验，最佳智能状态在25岁左右。进入老年后，记忆力和反应速度的降低较为明显。
2．2 老年人的心理变化:随着老年人生理衰退，心理状况也悄然发生改变。而在中国由于现代社会“空巢家庭”、“留守老人”的出现，缺乏和子女交流的居家老人心理的变化较之以往更加明显。就心理学角度而言，老年人的心理变化主要表现在以下几个方面：（1）失落感：老年人由于一般不再从事生产性工作，心理上会产生一种失落感，从而表现出两种情绪：一种是沉默寡言，表情淡漠，情绪低落，凡事都无动于衷；一种是表现为急躁固执易怒，对周围的事物看不惯，为一点小事而发脾气。（2）依赖感：老年人由于社会和个人生理原因，会偏向于依赖性增强。主要表现在经济上依赖、生理上依赖和社交上依赖。（3）怀旧情绪：人到老年，思想不再像年轻时候乐于憧憬未来，而更倾向于回顾过去，说话做事都带有浓厚的怀旧色彩。由于退休之后生活的节奏突然放缓，老年人的心态也更趋向于安静详和的状态。（4）行事小心：心理研究表明，老年人做事情较为趋向稳扎稳打，不会轻易冒险，行动上比较小心，不是很在意所花的时间。
3 老年人家具设计原则
根据老年人群的身心特点，运用人體工程学和无障碍设计法则进行家具的造型、色彩、功能、材料等方面的设计和确定时可以归纳出一些具体的做法，有助于满足老年人的生理和心理需求，以达到安全、便利和舒适的效果：
（1）尺度和造型:老年人的无障碍家具在设计时首先要考虑家具的尺度，由于老年人身体尺度的萎缩，家具的工作台面高度应适当降低，柜类家具的储存空间高度也需要和正常成年人有所区别。可另一方面，老年人的体重和身体围度却一般会比普通成年人大，故人体家具如椅子沙发等宜宽大稳重而不宜小巧。造型方面，由于老年人的怀旧情感，应避免采用年轻人所偏爱的现代几何造型，宜传统造型风格，但表面装饰也不宜太过繁杂，避免清洁工作量加大。另外为了适应腿脚不太方便，需轮椅或坐姿行动的老年人，厨柜、卫浴柜的下方宜留出容膝空间。另外，造型上应该更加强调安全性，可以多运用一些无尖角、圆滑的形体，以减少磕碰、擦伤等意外情况的发生。
（2）色彩和材料:色彩方面从老年人偏宁静的心理状态出发，应该使用柔和统一的色调，以增加家具的平静、庄重、高雅的感觉。而另一方面老年人的视力敏感度降低，因此如果有功能提示的区域应用较明显的色彩或图案加以强调。
材料方面首要因素是环保健康，实木类材料为首选，人造板材应达到国家E1级环保标准。表面涂饰以哑光漆为好，椅子座面靠背宜采用柔软舒适的软包材料。尽量减少玻璃、金属等质地较硬容易造成伤害的材料。
（3）功能和细节:由于我们的设计对象的身体机能的衰退和不足，往往难以轻松地把握自己的动作，同时判断力也下降。因此，设计上要充分考虑家具的功能，辅助他们方便使用，保障他们的人身安全。人体家具和准人体家具可增加一些辅助性、保护性的设施，如扶手、安全抓杆等，使用者可用手臂支撑来弥补下半身肌肉力量的缺点；卧具可以增加电动或机械升高斜倚功能，方便起身；柜类家具的储存空间划分宜简单明了，内部可安装照明灯，高处可以加入升降装置，方便取放。
4 具体设计分析
在这里我们根据基本功能进行分类的设计分析。
4．1 家具设计实例:①人体家具：这是一类直接支撑人体的家具，如椅、凳、沙发、床等。老年人在家里的大部分活动都需要和这一类家具有关。（1）坐具类：对于椅、凳这种坐具来说，加入扶手可以方便人起坐时抓握，增加身体平衡的支点。因此，有扶手的椅子是比较适合无障碍设计的；在坐具尺寸上，座面宽度应使用较大些的尺寸，对于体重较大的老年人来说坐起来更加方便，活动起来更加自由；另外，座具的背倾角和坐倾角可适当偏大，以增加其舒适性。沙发的设计首先要从人体工程学角度确定其倾斜角度和坐深，如人体坐姿的倾斜角度和坐深较大，会使人起身更为费力。另外沙发的坐垫靠垫不能太过柔软，人的腰椎将得不到有力支撑，因此应该注意使其软包填充更具有韧性和弹性。此外，沙发周围加上脚踏、杂志搁架等功能附件以方便老年人的休闲生活。②床具类：床的长宽设计宜采用大尺寸设计，即满足大身材对床的要求。另外由于人在睡眠时姿势经常变化，为使人睡眠时舒适，也应该按大身材来设计。可用身高的P90 或P95为上限，两侧再各留100~150 mm 的余量，建议采用尺寸为1000mm×2050mm。对于下肢不便的老年人来说，应该在床的一侧或两侧安装扶手，方便上下床，而床面高度应与轮椅高度接近（500mm）。为了便于起身还可以使用电动升降装置调节床具的上半部分角度和高度。③ 准人体家具：此类家具的功能部分与人有关，代表类型为桌、台等。桌子不宜过高或过低，过高容易导致人的肌肉疲劳，长期如此可能会出现颈椎问题；过低的桌子则会使人感到书写不适，肩部疲劳，胸闷，起坐吃力等。对于下肢活动不便的人，可在桌子的侧面安装扶手装置，以便辅助走路和起立支撑。而下方容膝空间也要比正常的最低580mm高，以方便腿部进出。如为轮椅使用者更需要加大为750mm左右。④贮存类家具：贮存类家具主要为柜架类家具。对于带有抽屉和顶柜的柜类，不宜有低于双膝的抽屉和高过头的顶柜，以减少人的躬身和爬高，减少不安全因素的存在，且使用省力。另外其家具饰件如拉手的体量不宜太小，也不宜棱角太过分明，可以考虑采用镂铣方式与抽屉柜门面板一体化处理。同时，抽屉滑轨柜门铰链要选用高品质的五金配件，确保家具开启轻巧省力。柜门的设计宜采用推拉门或者折叠门，避免采用平开门，因为平开门需占用较大的空间且不利于轮椅使用者开启或关闭。
5 总结
老年人无障碍家具是通过设计来弥补他们在家居生活中的行为障碍。设计者应更多地研究老年人群的特点和实际要求，充分应用人体工程学，才能真正做出符合他们的生理心理需求的无障碍设计，构建一个真正相互尊重、平等的社会环境。
参考文献
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生理特征 篇7
关键词：油松种子,发芽率,发芽势,丙二醛,过氧化酶
油松又名东北黑松, 是我国最广泛种植的树种, 广泛分布于我国北方地区。其木材坚硬、耐磨擦、耐腐, 是建筑、桥梁及家具等行业的重要木材。油松特点是根系发达、水源涵养性良好、生长快、耐寒及耐旱, 是我国北方地区造林应用的主要树种, 也是水土保持及绿化生态的的主要树种, 因而对油松苗木需求量很大。该试验采用常用的催芽处理方法对不同储藏时间种子活力及生理特征变化进行比较, 以期为选种及提高种子活力提供理论基础。
1材料与方法
1.1试验材料
选择采自20年以上树龄油松的种子, 种子的储藏时间分别为10年、8年、6年、4年、2年及1年 (即上一年秋季采集的种子) 。
1.2试验设计
试验在辽宁省阜蒙县一个苗圃大棚内进行。在播种前先将种子用温水浸泡进行催芽处理:用1%高锰酸钾和硫酸亚铁溶液浸泡1~2 h, 之后取出洗干净, 然后用45 ℃的温水将种子浸泡24 h后取出置于温暖处晾干, 之后用温水浸泡, 重复3次, 大约5 d后约70%的种子裂嘴即可播种。
将不同储藏时间的种子播种于7 cm×14 cm的容器内, 底部有空, 便于排水。每个容器内播5粒种子, 每个不同储藏时间的种子处理设置5个容器, 3次重复, 即每个处理共计15个容器[1,2]。
1.3项目测定
将催芽处理的不同储藏时间的的种子随机取出10粒, 去壳后进行酶活性试验。其中, SOD酶活性测定采用氮蓝四唑NBT还原法, POD酶活性测定采用愈创木酚比色法[3,4]。
种子的发芽率是指在足够的时间内, 正常发芽的种子占全部供试种子的百分数, 计算公式如下:
发芽率 (%) = (发芽种子粒数÷供试种子粒数) ×100
发芽势则是在规定的时间内, 发芽种子占供试种子的百分数。发芽势能表示种子发芽能力的强弱和种子发芽的整齐度, 因此发芽势是鉴定种子生活力的重要指标, 其计算公式如下[5]:
1.4数据处理
数据采用用Excel和Spss13.0统计软件处理。
2结果与分析
2.1不同储藏时间对油松种子萌发的影响
由图1可知, 种子的发芽率以储藏时间年限较短的较高。储藏1年和储藏2年的发芽率较储藏4年、6年、8年、 10年的高, 分别达到88.5%和88.6%, 两者之间差异不显著 (P<0.05) , 但是与储藏10年的种子发芽率 (65.3% ) 比较, 差异达极显著水平。
由图2可知, 种子的发芽势都低于50%, 以储藏1年、2年、4年的种子发芽势较高, 分别为48.5%、49.7%和46.8%, 三者间差异不显著 (P<0.05) , 但是显著高于储藏8年、10年发芽势 (30.4%和32.3%) 。
2.2不同储藏时间对油松种子生理特征的影响
丙二醛 (MDA) 是植物组织膜脂过氧化的产物之一, 它能与蛋白质和核酸等活性物质形成不溶性的化合物, 阻碍细胞的生命活动。研究表明, 种子老化与其膜脂过氧化程度大小有密切关系。POD能清除过氧化物和自由基。种子老化程度打破了防御系统的平衡, 从而降低了POD活性, 减弱POD的清除能力。
由表1可知, 随着种子储藏时间的延长, 种子的老化程度加重, 其活力也随之降低。贮藏1年、2年的种子的丙二醛含量显著低于贮藏8年、10年种子的丙二醛含量。由于老化打破种子细胞内防御系统的平衡, POD活性随着储藏时间延长逐渐降低, 以贮藏1年、2年的种子POD活性显著高于贮藏8年、10年种子的POD活性。
3结论
试验表明, 储藏时间短的油松种子发芽率和发芽势较好, 贮藏1年、2年的种子发芽率和发芽势显著高于其他长时间储藏的种子。储藏时间短的油松种子丙二醛 (MDA) 含量显著低于储藏时间长的种子, 而过氧化物酶 (POD) 活力显著高于储藏时间长的种子。这可能是由于油松种子储藏时间延长增加了组织内部的毒害物质而加剧了种子老化程度, 进而影响了种子丙二醛含量和过氧化酶活性变化。
参考文献
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生理特征 篇8
红豆杉 (Taxus spp.) , 通常为红豆杉科 (Taxaceae) 红豆杉属 (Taxus) 植物的总称, 是一类古老的植物类群, 全世界有11种, 分布于北半球的温带至热带地区。在我国有4种1变种, 即东北红豆杉 (T.cuspidata sieb.et Zucc) , 西藏红豆杉 (T.wellichina Zucc) , 云南红豆杉 (T.yunnanensis Chang et L.K.Fu) , 中国红豆杉 (T.chinensis (Pilger) Rehd) 和一个变种南方红豆杉 (T.chinensis var. mairei (Lemee et Levl.) Chang et L.K.Fu) 。浮梁县是南方红豆杉的重要自然分布区域之一。
南方红豆杉是雌雄异株、异花授粉植物, 在自然条件下雄株多, 雌株少。在天然群落中雌雄比例约为1∶9左右, 只有在雌雄株混生的地方才能采集到种子。大多数雌树每年都生产一些种子, 但丰年的频率不多, 一般6～7年才有1个丰年, 这可能是由于物种间隔离 (散生于林中) 或花期不遇 (雌雄异株、异花授粉) , 致使传粉授精受阻, 种子产生数量较少。南方红豆杉种子休眠属典型的综合型休眠, 种皮结构由外至内为蜡质层、木栓层、石细胞层。其坚硬致密的结构形成透水、透气屏障, 从而使种胚在后熟过程中, 长期处于低氧分压及水分亏缺状态, 不利种内抑制物的降解。抑制物的存在, 抑制着种胚的分化与生长, 降低酶的活性, 使胚后熟过程延缓, 导致种子长时间休眠, 一般在自然条件下要经过两个冬季和一个夏季才能发芽。
景德镇市枫树山林场多年来开展南方红豆杉研究, 解决了南方红豆杉何时采种为最佳时间、种子如何处理技术、种子催芽技术、播种技术、扦插繁苗技术问题, 掌握了一整套以上多项技术组装后高新技术, 为我省林改后林农发展南方红豆杉产业提供技术保障。
2 珍贵的紫杉醇原料林树种
从红豆杉中提取的紫杉醇 (Taxol) 是20世纪70年代由美国科学家Wani从短叶红豆杉 (Taxus brevifolia) 树皮中提取出来的一种具有独特抗癌作用的天然产物, 因其具有良好的抗癌活性和独特的抑制微管解聚、稳定微管的作用机理, 而成为最受瞩目的抗癌新药 (Paclitaxel) 。1992年首获美国FAD (美国食品医药管理局) 正式批准用于临床, 1993年以来, 紫杉醇已相继在美国、加拿大、瑞典、英国、澳大利亚、澳地利等国家上市, 每30mg/瓶批发价高达146.1～184.0美元。美国国立癌症研究所 (NCI) 预测, 今后10～15年内紫杉醇将成为主要的抗癌药物之一。据测定, 该属植物中紫杉醇含量极低, 一般为0.000 1%～0.069%, 平均为0.015%, 提取收率0.01%。要获得1kg紫杉醇, 需要4 000棵红豆杉树剥皮的104kg树皮。一个剂量的紫杉醇, 就需要6棵高达10m、树龄100年以上的红豆杉树皮原料。随着临床应用和新药上市, 对红豆杉树皮原料的需求与日俱增。据有关方面估计, 目前全球紫杉醇的总销售额已经达到15亿美元。各地纷纷开发利用红豆杉资源, 一些外国公司更是把天然资源丰富的中国作为原料基地, 前几年, 引发了云南、四川等地的野生植物资源遭到大规模过度采伐和严重破坏, 致使本来就十分有限的资源处于濒临灭绝状态。
3 南方红豆杉的开发应用分析
3.1 优质的高级工业与雕刻用材
南方红豆杉生长极其缓慢、天然更新乏力、其木材坚硬致密、干缩小、边材浅黄色、心材桔红色、耐腐蚀性强, 水湿不腐, 为优良的建筑、水工程、桥梁、家具、器材等用材, 因木材产量少, 一般仅作特种工业、珍贵雕刻用材, 当前木材出口日本每立方米木材价格高达3 000美元。
3.2 优美的城乡园林绿化树种
南方红豆杉 (Taxus Chinensis Var.mairei) 是
亚热带典型地带性植被中的关键种, 为常绿高大乔木、树干通直、树姿优美、枝叶茂盛、叶色浓绿、种子成熟时呈红色、种皮鲜艳夺目, 有美丽红豆杉之称, 是极好的庭院绿化树种。南方红豆杉扦插苗萌芽能力强, 呈灌木状生长, 枝叶浓密, 耐荫耐剪, 可修成各种形状的矮灌花木或培育成高档盆景。
3.3 优良的生物农药制剂原料
据报道, 欧洲红豆杉为欧洲常见的有毒性植物, 常引起人和家畜中毒, 50～100g 叶的煎剂可使人死亡, 干叶对兔的MLD为0.7g/kg, 其主要成分紫杉碱B (taxine B) 对大鼠静脉注射LD50为4.5mg/kg。国内文献报道, 我国仅东北红豆杉一种有毒性, 马、骡、牛、猪和羊等家畜在冬春喜食其叶片发生中毒, 果实的假种皮味甜可食, 含糖量达23.5%, 多食会发生中毒。南方红豆杉的叶含金秋双黄酮 (Seiadopitysin) 、皮含鞣酸 (Tannin) , 种子、根均可入药, 有祛风除湿、化痰止痛、杀虫的功能。从化学成分等方面考虑, 东北红豆杉和南方红豆杉的茎、叶、果等也应具有相似的毒性。因此, 南方红豆杉植物体有可能用于制造生物农药, 有关该方面的研究尚待进行。
摘要：阐述了南方红豆杉生理学特征是雌雄异株、异花授粉植物, 在自然条件下雄株多, 雌株少, 在天然群落中雌雄比例约为1∶9左右, 探讨了在雌雄株混生的地方采集种子以及种子繁育的关键技术。
关键词：南方红豆杉,园林绿化,优良树种,开发利用
参考文献
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生理特征 篇9
金焰绣线菊是绣线菊的一种, 属蔷薇科绣线菊属[1]。为落叶小灌木、冬芽小、有鳞片;单叶互生、边缘具尖锐重锯齿;羽状脉、具短叶柄、无托叶。金焰绣线菊叶芽开放后, 迅速进入新梢生长期, 而最初出现的芽为根部萌生芽, 芽的个数随着生长年限的不同而不同, 即年龄越长, 萌生芽越多, 金焰绣线菊叶色有丰富的季相变化, 橙红色新叶, 黄色叶片和冬季红叶颇具感染力, 花期长、花量多、是花叶俱佳的新优小灌木[2]。由于金焰绣线菊属阳性, 稍耐阴, 耐寒, 耐盐碱, 所以很适合东北地区种植。
铜是植物生长发育所必需的微量营养元素, 但过量的铜也会对植物产生毒害作用[3]。
2 试验
选取2克左右的粗细一致的金焰绣线菊枝条, 营养钵中扦插培养4周时, 取出冲洗干净根部后, 放入加有不同浓度的铜全营养液中培养, 铜浓度设置为0、20、40、60、80、100mg/L, 以硫酸铜 (分析纯) 形态加入每个处理6株植株, 设置3次重复, 每天注意测量并调节p H值至5.8, 两天更换一次营养液, 三周后取样检测[4], 检测前用20 mmol/LNa2-EDTA交换15 min, 以去除根系表面吸附的Cu2+, 然后用去离子水冲洗干净, 最后用吸水纸吸干水分, 分别检测[5]。
采用丙酮-分光光度法测定叶绿素含量;考马斯亮蓝G-250法测定可溶性蛋白含量;TBA法测定丙二醛 (MDA) 含量;采用氮蓝四唑法测定超氧化物歧化酶 (SOD) 活性。
2.1 铜胁迫对金焰绣线菊根、茎、叶含水量的影响
铜处理三周后, 低浓度 (20mg/L) 铜处理下, 其根、茎和叶分别增加了3.03%、2.65%和4.40%;而在80mg/L铜离子处理下则分别减少了18.62%、13.30%和22.82%。可见, 低浓度Cu促进了植株的生长, 高浓度Cu处理对植株生长具有抑制作用。
2.2 铜胁迫对金焰绣线菊叶绿素含量的影响
叶绿素是植物光合作用的主要色素, 其含量高低决定植物光合作用的强弱, 表征植物在逆境下受伤害的程度。随着铜离子处理浓度的增加, 金焰绣线菊中的叶绿素和总含量均呈先上升后下降的变化趋势。当铜离子处理浓度为40 mg/L时, 总叶绿素含量达到最大值。然后开始呈下降的趋势。低浓度的金属铜离子对金焰绣线菊叶片的叶绿素合成有促进作用。超过适量的浓度金属铜对金焰金焰绣线菊叶片的叶绿素合成有抑制作用。
2.3 铜胁迫对金焰绣线菊根和叶中可溶性蛋白含量的影响
植物体内的可溶性蛋白含量是了解植物总代谢的重要指标。铜离子处理21 d后, 植株的叶和根中的可溶性蛋白含量均比对照有所降低。高浓度的金属铜对金焰绣线菊根和叶可溶性蛋白的合成有抑制作用。
2.4 铜胁迫对金焰绣线菊根和叶中丙二醛 (MDA) 含量的影响
丙二醛是细胞膜脂过氧化的直接产物, 其含量高低反应植物遭受逆境伤害的程度。根和叶中MDA含量随Cu2+浓度的升高呈现先上升后下降的趋势, MDA含量在Cu2+浓度为60mg/L时达到最高。当处于重金属胁迫时, 植物体内活性氧产生和清除的平衡受到破坏, 而有利于体内活性氧的产生, 所积累的活性氧引发了膜脂过氧化。铜胁迫导致金焰绣线菊根和叶片中产生大量活性氧自由基, 引发膜脂过氧化作用, 使膜的正常结构和功能受损。随着植物的死亡, 金焰绣线菊根和叶中MDA含量随之下降。
2.5 铜胁迫对金焰绣线菊中超氧化物歧化酶 (SOD) 活性的影响超氧化物歧化酶可清除细胞中多余的超氧根阴离子, 减少膜系
统的伤害。随着铜离子处理浓度的增加, 金焰绣线菊根和叶中SOD活性均呈先上升后下降的变化趋势。铜离子浓度为60 mg/L时, 叶中SOD含量达到峰值, 随后, 随着铜离子浓度的增大, 叶中SOD活性下降, 表明金焰绣线菊体内抗氧化系统被破坏。
3 结论
低浓度铜处理下, 其含水量增加;在高浓度Cu处理下含水量减少;
低浓度的金属Cu2+对金焰绣线菊叶片的叶绿素合成有促进作用。超过适量的浓度金属铜对金焰金焰绣线菊叶片的叶绿素合成有抑制作用;
高浓度的金属铜对金焰绣线菊根和叶可溶性蛋白的合成有抑制作用;
随Cu2+浓度的升高呈现先上升后下降的趋势, Cu2+迫使MDA的含量增加, 对金焰金焰绣线菊的生长有抑制作用;
金焰绣线菊根和叶中SOD活性均呈先上升后下降的变化趋势, 高浓度的铜使活性降低, 抑制金焰金焰绣线菊生长。
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生理特征 篇10
一、老年人生理特征与室内空间环境障碍
1、感知能力的退化
感知能力的退化直接影响到老年人对周围所处物理环境和社会环境的认知与信息接收,将会使老年人的日常生活和行为活动产生障碍。
1)视觉。首先是由于角膜知觉敏感性的下降使老年人屈光力发生变化,也是导致老年人远视的原因之一,需要增加周围环境的照度和亮度以减轻视力疲劳;其次,由于瞳孔变小导致对光反应灵敏度下降,无论从光线暗的室内到明暗的室外或是反之,老年人视力的暗适应和亮适应都不同程度有所下降。2)听觉。老年人的听觉感知系统也是不断退化的过程,老年人耳内鼓膜不断浊化,听力神经的活力下降,对声音的辨识能力降低,听力逐渐衰退,耳鸣、耳聋表现突出,常在短时间内丧失听力。3)触觉、嗅觉和味觉。随着年龄增长,老年人的知觉感官在不同程度上衰退,老年人常以触摸、品尝和闻味道来作为其他知觉的补充,因此老年人发生烫伤等意外伤害的几率不断增加;嗅觉的衰退使老人对气味不敏感,如发生煤气泄露等事故时不易发现危险存在隐患;味觉功能的减弱使老年人食欲下降从而影响到健康状况。
2、肌肉与骨骼系统功能退化
随着年龄增长老年人运动系统出现肌肉萎缩、弹性下降,关节行走及活动功能受限,椎间盘萎缩、高度下降,脊椎椎体出现压缩、产生骨赘,可挤压神经根引起腰腿痛;骨质的减少导致骨脆性增加,加大骨软化症、骨质疏松症和骨折的发生率。
3、神经系统的衰退
老年人神经系统的衰退主要是脑细胞数量上的减少,脑容积的萎缩,脑相关内分泌的减少,因而表现人的反应迟钝,思考能力降低,记忆力的减退,储存外界信息及认知信息的能力减弱,甚至出现老年性痴呆。
二、老年人的心理特征与室内空间环境障碍
伴随着老年人生理退行性的变化,老年的心理也渐渐发生变化,随着老年人入住养老院环境变化,角色变化所产生的心理影响尤为明显。
1、缺乏安全感。
老年人生理上的衰退一定程度上导致心理上缺乏安全感,表现为对户外交往空间不安定因素的畏惧感,担心发生跌倒等意外状况。
2、适应能力减弱。
一方面由于感官的衰退使老年人与外界生活交流有一定的障碍;另外一方面由于老年人社会角色的变化导致的心理落差的产生,表现为害怕适应新环境,对陌生环境保持警惕等行为特征。
3、孤独与失落感。
孤独与失落感即心理上若有所失、遭受忽视的感觉,随着年龄增长,子女逐渐独立,老年人的主导活动和社会角色发生变化,人际关系的范围逐渐缩小,与他人的交往频率下降,因而容易产生孤独与失落感。
三、符合老年人特征的室内空间环境设计研究
室内空间环境与老年人的生活行为活动联系最为密切,因此,提出符合老年人生理与心理特征的室内空间环境设计研究原则就显得非常重要。
1、声、光、热环境
1)声控制。符合老年人特征的室内空间环境设计研究的声控制处理手法,应该从降低噪音和增加声音有效性两个方面进行处理。部分空间由于场地限制或其他原因,往往要同时容纳较多的人参与多种活动,所以为了防止相互影响,在空间的多个功能区域内布置矮墙、隔断等形成局部的小空间,从而达到分散背景噪音的作用;使用吸声材料来减少降低噪声,如在空间中使用地毯铺地来减少老年人行动辅助器械摩擦、撞击的同时吸收噪音;通过注意饰面造型的反射处理或使用辅助的扬声器来达到增加声音有效性的效果。2)采光与照明。良好的光环境设计可以增加环境的舒适性,使老年人能更好的识别色彩和感知空间。老年室内空间环境的采光与照明要注意自然光与人工光的结合,自然光作为日间光的首选,采用高层高、大面积的窗洞来引入日光。在不能得到充足光照的空间添加人工照明从而达到良好的光环境营造的效果。老年人对光线尤为明暗,在空间环境中要防止眩光,避免明暗突变光线的刺激。同时可在老年人需要更大的照明需求的活动如阅读时设置局部照明的设施。3)保暖降温与通风。老年人对于温度和湿度的变化非常敏感,在室内空间环境的设计时要注意保暖降温和通风,充分利用室内空间,冬季可采用空调暖气等辅助取暖设施来达到室内舒适的温度,夏季可通过良好的空气流通或制冷设备来解暑降温。
2、室内空间环境色彩
色彩是营造室内空间环境氛围的常用手段,色彩的深浅明暗变化可以给人带来多变的心理感受,通过对人体感官的刺激之间影响了老年人的身心健康。室内色彩在一定程度上可以尽量多元化,使空间感觉更为丰富,可有效利用色彩对比来避免部分视觉障碍,例如白色的墙面与颜色鲜明的扶手对比来方便老年人抓握。室内空间环境也可使用特殊的标记和色彩增强老年人对于空间环境的识别性。
3、室内无障碍设计
室内空间中的家具、门窗设计要符合老年人的特殊身体尺度,设置扶手来便于老年人行走,高低差使用坡道而非阶梯来连接,尽量减少老年人的活动不适来提供安全舒适的空间使用感受。家具设计应注意兼顾轻便与牢固来便于老年人移动与使用,可采用多种组合方式来满足老年人在不同情境的需求。
4、装饰与陈设
装饰与陈设使室内设计的点睛之笔,能丰富空间氛围来给老年人带来情绪上良性的影响。家具陈设应针对老年人的个人喜好来布置,提高老年人对空间环境的归属感。
四、总结
随着我国老龄化进程的加剧,营造符合老年人心理和生理特征的室内空间环境十分重要,因此,寄希望于此文能为老年空间环境设计提供一二思路。
参考文献
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[4](丹麦)扬.盖尔,何人可译.交往与空间[M]中国建筑工业出版社,2002-10第一版
生理特征 篇11
关键词：超级稻；生理特性；抗光氧化；耐阴
中图分类号：S52204文献标志码： A[HK]
文章编号：002-302（204）2-0094-02[HS）][HT9SS]
[H4mm]
收稿日期：204-05-04
基金项目：国家水稻产业技术体系建设项目（编号：CARS-0-46）；江苏省农业科技自主创新资金[编号：CX（3）5075]；江苏省连云港市农业科技攻关项目（编号：CN 20）。
作者简介：樊继伟（982—），男，江苏赣榆人，助理研究员，从事水稻育种工作。E-mail：fantrta@63com。
通信作者：徐大勇，博士，研究员，主要从事水稻遗传育种研究。E-mail：xudayong3030@sinacom。[H]
[ZK）]
水稻生长后期易遭受连续阴雨低温寡照的影响，光合能力大大降低，导致产量下降，因此，只有既能适应强光又能适应弱光的水稻品种才能充分有效地利用光能资源，达到超高产的目的[-2]。研究水稻的耐光氧化、耐阴的光合生理特性对于水稻稳产高产十分重要[3]。本研究对连粳7号抗光氧化力及耐阴性进行比较，旨在为连粳7号超高产提供依据。
材料与方法
材料
水稻品种包括连粳7号、镇稻88、武育粳3号、中粳845、中粳川-2。试验于203年在江苏徐淮地区连云港农业科学研究所玉带河试验田内进行。5月5日浸种，用浸种灵吡虫啉咪鲜胺浸种48 h，再用清水浸种2 d。5月9日播种，6月5日将水稻秧苗移入盆钵中，每盆5穴，每穴株苗。每个品种移栽30盆，3次重复，常规水肥管理，管理措施保持一致。
2方法
2水稻抗光氧化能力鉴定
按照樊继伟等的方法[4]，抽穗期将水稻离体倒2叶平展浸于装满自来水的白色瓷盘中，用玻璃压住避免叶片浮起，晴天自然光照下处理8 d，长时间的光抑制导致叶绿素衰减，叶片变黄。利用日产叶绿素快速测定仪（SAD）测定处理前后离体叶叶绿素含量，两者之差即是叶绿素的衰减量[5]。
22水稻耐阴性鉴定
在水稻拔节期至孕穗期，将鉴定材料分为2组（每组5株，重复2次），组在自然光下生长；另组放在无纺布罩下（仅有/5自然光强）生长4 d，割取2组地上部分烘干称质量，以自然光强下干质量为00%，以“/5光强下干质量/自然光强下干质量×00%”为耐阴指数（SN）。以遮阴条件下干物质量超过自然光强下干物质量的50%者作为耐阴品种[6]。
23数据分析
使用Microsoft Excel 2003软件录入数据，用DS705软件统计分析数据。
2结果与分析
由表、表2可知，水稻在孕穗期经遮光处理4 d后，生物产量（即单株干物质量）下降，同时经济产量（指单株稻谷产量）也随之下降。中粳845每盆稻谷产量下降幅度最大，与自然光处理相比，下降了579%。中粳川-2每盆稻谷产量下降幅度最小，与自然光处理相比，下降了382%。连粳7号、镇稻88、武育粳3号每盆实际产量与自然光处理相比，分别下降了44%、458%、47%。结实率、千粒质量下降是导致每盆稻谷实际产量下降的主要因素。中粳845遮光处理后的结实率与自然光处理相比减少了2937%，千粒质量下降369%；中粳川-2遮光处理后的结实率与自然光处理相比减少90%，千粒质量下降250%；连粳7号遮光处理后的结实率与自然光处理相比减少了35%，千粒质量下降275%。遮光处理后水稻产量下降的主要原因是结实率、千粒质量的下降，导致结实率、千粒质量下降的原因可能是水稻在低光强下生产能力降低。[FL）]
[FK（W3][HT6H][Z][WTHZ]表孕穗期遮光处理4 d对不同水稻品种经济产量及构成因素的影响[HTSS][STBZ][WTBZ]
[H5][BG（！][BHDFG3，WK9，WK82，WK82。5W]品种处理每穗总粒数（粒）结实率（%）千粒质量（g）单株稻谷产量（g）每盆稻谷实际产量（g）
[BHDG2，WK9ZQ2，WK82。6W]连粳7号自然光（N）383922 2706 703 86
[BHDW]遮光（S）27677892 963 82 5045
[BH]镇稻88自然光（N）2676903 2732 584 7872
[BH]遮光（S）6397628 878 974 4268
[BH]武育粳3号自然光（N）2529087 2739 506 7557
[BH]遮光（S）087753 97 889 3998
[BH]中粳川-2自然光（N）49338853 2833 869 9040
[BH]遮光（S）3848055 226 29 5583
[BH]中粳845自然光（N）09679234 2649 333 6465
[BH]遮光（S）96456522 67 576 272 [H][BG）F][FK）]
[FL（2K2]由表2可以看出，供试材料经遮光处理、光氧化处理后，干物质量、叶绿素含量皆有不同程度降低，但下降的程度因品种而异。中粳川-2干物质量与自然光强处理相比下降了3467%，下降幅度较小；中粳845干物质量与自然光强处理相比下降了627%，下降幅度最大；连粳7號、镇稻88、武育粳3号干物质量与自然光强处理相比分别下降了4070%、4528%、4362%。连粳7号的耐阴能力略强于镇稻88、武育粳3号。中粳川-2叶绿素衰减量为 294 mg/dm2；中粳845叶绿素衰减量仅为087 mg/dm2，衰减幅度最小；连粳7号、镇稻88、武育粳3号叶绿素衰减量分别为39、63、44 mg/dm2，连粳7号的抗光氧化能力也略强于镇稻88、武育粳3号。由上述数据得出，中粳川-2耐阴但不抗光氧化，中粳845抗光氧化但不耐阴，连粳7号既抗光氧化又耐阴，镇稻88、武育粳3号略次。[FL）]
nlc202309041115
[FK（W0][HT6H][Z]表2不同水稻品种干物质量、叶绿素含量[HTSS][STBZ]
[H5][BG（！][BHDFG3，WK9，WK7，WK82，WK252W]品种[ZB（]
每株干物质量（g）
[BHDWG2，WK82。2W]自然光（N）遮阴（S）遮阴后平均质占比（%）
叶绿素含量（mg/dm2）处理前处理后增幅[ZB）W]
[BHDG2，WK9ZQ2，WK82。6DWW]连粳7号688aA408aA5930aA693aA554aA-39aA
[BHDW]镇稻8864bB336bB5472bB720bB557bB-63bB
[BH]武育粳3号603cC340bB5638cC684cC540cC-44cC
[BH]中粳川-272dD47cC6533dD86dD522dD-294dD
[BH]中粳845547eE204dD3729eE625eE538eE-087eE[H][BG）F]
注：同列数据后不同小写字母表示差异显著（<005），不同大写字母表示差异极显著（<00）。 [FK）]
[FL（2K2]
3结论
水稻对变化光强的适应性是水稻高产、稳产的生理基础。本研究表明，连粳7号遗传了亲本的优良特性，对光强变化具有很好的适应性，表现为适应性強、高产、稳产，生长后期上部叶片保持绿叶功能，秆青籽黄，熟相极佳。将亲本适应不同光强的能力组合到后代中，选育出适应力高、低光强的水稻品种，对水稻超高产育种具有十分重要的意义。
[HS2][HT85H]参考文献：[HT8SS]
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生理特征 篇12
乳酸菌大量存在于自然界中, 可以从许多环境中分离[1]。近年来随着人们对食品安全以及食品风味多样化的要求逐渐提升, 我们在食品药品等诸多领域都使用了更加健康环保且安全的生物添加剂。乳酸菌种类众多, 生存环境也大相径庭, 利用多种实验方法可以从许多环境中分离, 所以其适应的生长温度也有差异, 而其中能生长在低温环境下的乳酸菌因其生长环境温度较低被称为耐冷乳酸菌。随着人们对耐冷乳酸菌的深入研究, 其功能优势逐渐体现, 被应用于更多领域当中。耐冷乳酸菌主要利用乳酸菌的保鲜、抑菌和益生功能在低温环境下的特殊应用。
1887年, Forster首次在冷藏状态下的鱼类体内发现并筛选出了能在0℃环境中生长的耐冷细菌。耐冷菌能生长在低温的环境中, 其生理机制异于常温细菌同时能够分泌独特的代谢产物[2]。按照Morita的理论, 耐冷菌是一种最适生长温度高于15℃, 而最高生长温度高于20℃, 同时也能生长繁殖于0~5℃的微生物[3]。狭义定义下耐冷菌只能生长在40℃以下的环境, 而广义定义下耐冷菌可以生长于超过40℃的环境下[4]。
由于我国生物技术发展相对滞后, 近十几年才开始将微生物资源应用于食品医药领域, 所以相关的研究相对稀少。而国外在生物技术方面的研究领先中国, 主要将乳酸菌应用于低温冷藏肉类、鱼类、腌制泡菜等一些发酵产品中, 此类的研究报道相对较多。Brillet从水产品体内筛选出三株乳酸菌, 将其培养后的菌悬液涂至于无氧包装的烟熏鲑鱼产品, 在4℃条件下冷藏9天, 又在8℃条件下储藏19天后, 其风味感官没有大的改变[5]。近几年的研究发现, 耐冷乳酸菌在食品保鲜, 水产畜牧及风味调控方面有着不俗的表现, 例如乳酸菌在其生长代谢过程中能产生诸如双乙酰、H2O2、CO2、nisin或者有机酸等抗菌代谢产物[6], 这些物质能够抑制水产养殖中诸如鱼类虾类中肠道中的有害微生物。
综上所述, 研究耐冷乳酸菌对于今后生物资源投入实际生产是非常有必要的。本研究从新疆额尔齐斯河流域内冷水鱼肠道中筛取大量的耐冷乳酸菌, 对其进行生理生化及遗传多样性的研究, 为耐冷乳酸菌在实际生产中奠定理论基础, 同时也为寻找开发优良耐冷乳酸菌菌株做出贡献。
1 材料和方法
1.1 材料
1.1.1 样品采集:
取样包括银鲫 (Carassius auratus gibelio) 、白斑狗鱼 (Esox lucius) 、梭鲈 (Lucioperca Lucioperca) 、高体雅罗鱼 (Leuciscus baicalensis) 、贝加尔雅罗鱼 (Leuciscus baicalensis) 、鲤鱼 (Cyprinus carpio) 、湖拟鲤 (Rutilus rutilus lacustris) 、东方欧鳊 (Abramis brama orientalis) 等。样品于2014年8月采集自新疆阿勒泰地区额尔齐斯河流域。使用车载冰箱低温恒温-2℃至-4℃保藏运输至实验室, 在无菌环境下解剖冷水鱼取出鱼肠道, 采集鱼肠道中内组织液, 黏膜及排泄物。
1.1.2 主要实验仪器与药剂:
万分之一天平BS224 S, 美国Mettler Toledo公司;高速冷冻离心机5810R, 德国Eppendorf仪器公司;全自动高压灭菌锅LAC-5040S, 韩国Lab Tech公司;冷藏冷冻箱BCD-265F, 荣事达集团;TC-512型PCR仪 (UK Techne) ;Power Pac Universal型水平电泳仪 (US Bio Rad) ;Gel DOC XR型凝胶成像仪 (US Bio Rad) ;85-2型精密磁力搅拌器 (恒丰仪器厂) ;SHZ-B型恒温摇床 (上海博远医疗器械厂) ;SPX智能生化培养箱 (江南仪器厂) ;SW-CJ型无菌操作台 (安泰空气技术有限公司) 。
1.1.3 培养基:
CQ培养基、M17培养基、LSA培养基均为青岛高科园海博生物技术有限公司生产, MRS培养基及ELLIKER培养基为配制培养基。5种培养基使用前在121℃高压灭菌锅中灭菌20分钟。
1.2 菌株的分离及纯化
将样品鱼肠道肠壁及排泄物等用0.9%Na Cl按10倍梯度稀释至10-5、10-4、10-3三个梯度, 用涂布棒将0.3ml菌悬液涂至五种固体平板上, 将3个梯度菌悬液分别涂至3个平板上, 每个梯度2组分别放置于有氧和无氧两个环境下16℃培养5-7d, 连续划线培养3-4次后, 挑取单菌落置于载玻片上进行H2O2酶和革兰氏染色实验, 进行乳酸菌的初步筛选, 筛除非乳酸菌菌株。将单菌落置于试管中富集培养, 吸取1ml菌悬液置于保藏管中, 加入30%灭菌甘油后置于-80℃冰箱中保存。
1.3 乳酸菌在不同温度下的生长情况
最适温度测定:将菌株置于4℃, 10℃, 16℃, 22℃, 28℃, 32℃, 37℃6个温度下分别培养, 培养36h后在420nm下测OD值。
1.4 16S r RNA基因PCR扩增及其系统发育分析
使用尿素法提取单菌落DNA, 利用细菌通用引物:正向引物27F:5’-AGAGTTTGATCCTGGCTCA-3’反向引物1492R:5’-GGTTACCTTGTTACGA CTT-3’进行PCR扩增。反应条件变性95℃, 1分钟;退火56℃, 1分钟;延伸1分30秒30个循环。将PCR产物送至上海生工公司测序。将测序结果放置Genbank[7]网站中对其序列同源性进行对比[8], 得到相似菌株相关属性, 使用相似度、覆盖度最高菌株的16S序列建立系统发育树。使用MEGA5.0[9]对序列进行排列, 使用邻接法neighbor-joining method[10]计算进化距离, 采用pdistences和Kimura-2parameter双参数法对进化树分支稳定性进行分析, 使用Bootstrap法, 重复次数1000。
1.5 菌株rep-PCR指纹图谱分析
rep-PCR指纹图谱引物使用 (GTG) 5:5'-GTGGTGGTGGTGGTG-3’进行扩增。反应条件:变性95℃, 30秒;退火40℃, 30秒;延伸65℃, 8分钟;30个循环。取4ul PCR扩增产物在1.4%琼脂糖凝胶、80V电压条件下电泳2小时50分钟。将PCR产物电泳条带置于凝胶成像系统下拍照, 图片使用Gel ComparⅡ软件, 采用UPGMA (非加权组平均法unweighted pair-group method with arithmetic means) 进行聚类分析。
1.6 肠球属细菌素基因的PCR鉴定
肠球细菌素基因引物使用AS-48、ent A、ent B、ent P、L50A and L50B、bac A-31六对引物进行扩增。反应条件:变性95℃, 1分钟;退火52℃ (ent A、bac A-31、L50A and L50B) 、退火 (ent B、ent P) 50℃、退火 (AS-48) 49℃, 30秒;延伸72℃, 1分钟;30个循环。取3u LPCR扩增产物在1.5%琼脂糖凝胶、100V电压条件下电泳50分钟。将PCR产物电泳条带置于凝胶成像系统下观察有无条带。
2 结果
2.1 低温乳酸菌的筛选
从8种冷水鱼的肠道中共分离纯化得到90株耐冷细菌, 根据其菌落形态、大小、颜色等特征观察, 以及革兰氏染色和接触酶实验对菌株进行筛选, 结果显示大多数菌株为革兰氏阳性, 接触酶阴性, 初步获得25株菌株为疑似乳酸菌。
2.2 菌株的最适生长温度
实验结果表明 (表1) :25株乳酸菌最适生长温度在28℃-32℃之间, 生长温度范围在4℃-37℃, 属耐冷菌 (psychrotoerants) 范畴。25株菌中没有最适温度在20℃以下且不能生长于24℃以上的菌株, 所以本实验没有发现专性嗜冷乳酸菌。
2.3 基于部分16S r RNA基因序列耐低温乳酸菌菌株系统发育分析
将冷水鱼肠道中分离筛选出的耐低温乳酸菌菌株的部分16S r RNA基因序列提交NCBI网站, 通过BLAST工具在Gen Bank数据库中与已发表的16S r RNA基因序列进行同源性比对, 并选取同源性最高的序列构建系统发育树 (图1) 。由系统发育树可知25株耐低温乳酸菌隶属于Enterococcus、Leuconostoc、Lactococcus三个属。Enterococcus包括菌株GD-R-2、LH-M-3-b、BM-M-12、LD-M-4、LB-L-7-C、GB-E-4、GD-L-4、GB-R-8、GA-E-5-B, 分别与已知种Enterococcus durans、Enterococcus faecalis和Enterococcus faecium构成一个分支, 其16S r RNA基因序列相似度大部分在98%以上, 相似度较高, 其中LH-M-3-b基因序列相似度达到100%, 基本确认隶属于Enterococcus durans, 而GD-L-4与Enterococcus faecalis的相似度只有97%, 需进一步确定其种属分类。Lactococcus菌株包括LH-M-6、LC-R-1-B、LH-M-1、LC-R-4-C、LC-E-6、LE-M-3、GB-E-1、LB-R-3、SD-R-4、SD-L-4-B、LH-M-3、LB-E-1、GC-R-5、GB-R-6-B、LE-E-1, 分别与已知种Lactobacillus casei、Lactobacillus paracasei、Lactobacillus paraplantarum、Lactobacillus pentosus、Lactobacillus plantarum关系最近, 构成一个分支, 除LC-R-1-B和LB-R-3两株菌以外其他菌株基因序列相似度均在98%以上, 同源性较高, 不过其中LB-R-3与Lactobacillus pentosus序列相似度只有97%, 也需要做进一步研究。Leuconostoc中只包含菌株SD-E-2, 并且与其序列相似度为98%, 相似度较高。
2.4 菌株rep-PCR指纹聚类分析
由rep-PCR指纹图谱 (图2) 能够见到耐冷温乳酸菌的指纹图谱条带相对较低, 充分表明种类不同的菌株其在基因层面上的差异, 由图看出基因条带主要分布在500~5000bp的范围内, 最少有8个, 多则15个。另外从聚类分析中看出, 得到的rep-PCR产物的条带大小主要在800~4000bp之间, 主要区别源于不同的乳酸菌的基因不同。指纹图谱聚类分析树状图显示, 可以将25株菌分为3个组, 第一组由Enterococcus的菌株GD-R-2、LH-M-3-b、BM-M-12、LD-M-4、LB-L-7-C、GB-E-4、GD-L-4、GB-R-8、GA-E-5-B组成, 其中Enterococcus durans和Enterococcus faecium带型相近被分为一个亚群, 而Enterococcus faecalis被分为另一个亚群。第二组由隶属于Lactococcus的菌株LH-M-6、LC-R-1-B、LH-M-1、LC-R-4-C、LC-E-6、LE-M-3、GB-E-1、LB-R-3、SD-R-4、SD-L-4-B、LH-M-3、LB-E-1、GC-R-5、GB-R-6-B、LE-E-1组成。其中GC-R-5、LB-E-1、GB-R-6-B、LE-E-1、LH-M-3隶属于Lactobacillus plantarum被归为一个亚群, 相似度较高;隶属于Lactobacillus paraplantarum GB-E-1、LC-E-6、LE-M-3和隶属于Lactobacillus pentosus的LB-R-3被分为一个亚群, 其余的菌株分别隶属于Lactobacillus casei、Lactobacillus paracasei和Lactobacillus pentosus被分为第三个亚群。第三组仅有Leuconostoc菌株SD-E-2。由指纹图谱聚类分析树状图可以看出, 不同属的菌株根据其带型被很好的区分开来, 置信度较高。
2.5 菌株典型生理生化特征
对实验菌株进行常见的五种理化试验, 结果如表2所示:25株菌H2O2酶实验都显阴性;在M.R实验中有LH-M-3-b、GD-L-4、LE-M-3、GB-E-1、GB-R-6-B五株菌显阳性;在V-P试验中显阳性的菌株有11株, 其中隶属于Enterococcus的LH-M-3-b、LD-M-4、LB-L-7-C、GB-E-4和隶属于Lactobacillus的LH-M-6、LH-M-1、LB-R-3、SD-R-4、LB-E-1、GB-R-6-B、LE-E-1为阳性。在精氨酸产氨试验中, 隶属于Enterococcus的GB-E-4与其V-P实验相同都为阳性, 而隶属于Lactobacillus的LC-R-4-C、GB-E-1、LH-M-3与其V-P实验呈阴性刚好相反全部呈阳性。在硝酸盐还原反应试验中, 属于Enterococcus的LH-M-3-b、LD-M-4、LB-L-7-C和其V-P实验结果相同, 都呈阳性, 而属于Lactobacillus中LH-M-6、SD-R-4、LE-E-1和其V-P实验相同都显阳性, 但是LC-E-6、SD-L-4-B、GC-R-5则与V-P实验结果相反也呈阳性。而所有菌株中凡是精氨酸产氨结果呈阳性其硝酸盐还原反应反而呈阴性;同样所有菌株中硝酸盐还原反应反应呈阳性的其精氨酸产氨结果都呈阴性。
2.6 肠球属细菌素基因的PCR鉴定
在所有肠球属菌株中没有菌株PCR产物显阳性, 从实验结果 (表3) 来看这9株菌株基因中不含有上述6种细菌素基因。但是由于乳酸菌细菌素的产生不完全是由基因调控, 也有可能是在其他物质的影响下才表现出抑菌特性, 或者含有其它的细菌素基因没有被检测, 所以我们会在后续试验中开展产细菌素菌株的筛选和研究工作, 将本研究的PCR鉴定结果与未来产细菌素菌株的筛选结果相结合进行研究。
3 讨论
传统工艺中主要将乳酸菌应用于发酵乳品的制作当中, 随着科学的发展及人们对于食品安全、食品风味要求的提高, 乳酸菌的更多功能被人们逐渐发掘并应用于生产中。近十几年来比较热门且发展迅速的技术就是将乳酸菌作为生物保护剂应用于食品保鲜中, 它更加经济、环保且能保障食品的安全[11]。而耐冷乳酸菌则是乳酸菌中更具有优势的一个群体, 因为其不仅仅具有乳酸菌应有的功能, 更为重要的是能在低温下保持活性, 所以耐冷乳酸菌在许多领域有更好的表现, 已经被应用于实际生产当中。国外主要将耐冷乳酸菌研究应用于食品保鲜以及改善食品风味, 较为深入研究的是乳杆菌 (Lactobacillus spp.) 以及明串珠菌 (Leuconostoc spp.) 等如Leuconostoc mesenteroides、Lactobacilluscurvatus、Lactobacillussakei、Leuconostoc gelidum、Leuconostoc carnosum及等[12]。而在抑菌方面, 已经报道的主要有乳球菌 (Lactococcus spp.) 、链球菌 (Streptococcus ssp.) 、肠球菌 (Enterococcus spp.) 以及片球菌 (Pediococcus spp.) 等[13]。
本研究样品均来源于新疆额尔齐斯河流域中的冷水鱼, 实验通过利用ELLIKER、M17、CQ、LSA、MRS等五种不同的培养基从鱼肠道壁以及排泄物中筛选乳酸菌, 分离效果良好。利用乳酸菌表型特征鉴定、革兰氏及过氧化氢酶等方法, 结合16S r RNA基因序列比对最终确定其中25株菌为乳酸菌。而依照Morita[14]对耐冷菌 (Psychrotrophs) 的定义, 分离到的25株菌全部为耐冷菌, 符合分离菌株冷水鱼生长环境温度。分离到的25株乳酸菌分属于Enterococcus、Lactobacillus和Leuconostoc。通过对部分菌株的细菌素基因扩增, 与接下来对产细菌素菌株的分离筛选及细菌素的研究相结合, 深入挖掘研究耐冷乳酸菌的应用价值。
乳酸菌在自然界中大量存在其种类数量庞大, 拥有极其丰富的物种环境和遗传多样性, 仅凭借乳酸菌的表型特征分辨和16S r RNA序列对比并不能很好地鉴定其种属关系。虽然目前研究中主要使用上述技术对乳酸菌进行鉴定, 但是不能避免其重复性低、分别率差的缺点。rep-PCR是将乳酸菌的全基因组中的短重复序列进行扩增, 它更加精确并且快速, 在一定程度上能将细菌鉴定提高到种和亚种的水平。从我们的16S r RNA序列测序结果来看, 25株菌被分为Enterococcus、Lactobacillus和Leuconostoc三个属, 但其基因序列与NCBI已知种序列的相似度几乎都在98%以上, 无法将菌株鉴定在种水平上, 这样无法很好的区分菌株, 也不能建立一个详细清晰的系统进化关系, 因此我们使用了rep-RCR技术用于将菌株在种水平上鉴定。我们根据本实验的rep-RCR指纹图谱聚类分析图可以将25株乳酸菌精确的分为3个属, 这与其16S r RNA测序后比对结果一致。其中Enterococcus9株菌株又被分成3个亚群, 正好与16S r RNA序列分型的3个近似种结果一致, 这也印证了rep-RCR技术在种鉴定上有很强的能力。而我们在Lactobacillus的15株菌株指纹图谱中看出, 根据16S r RNA序列分型比对一致种的菌株带型较为一致, 其中Lactobacillus plantarum, Lactobacillus paraplantarum, Lactobacillus casei被分在一个亚群中, 指纹图谱聚类分析比对较为一致, 不过Lactobacillus paracasei和Lactobacillus pentosus分型较为混乱, 和16S r RNA序列结果有差异, 说明rep-RCR在种鉴定上可能存在一定的风险。不过我们经过多次试验发现, 菌株DNA的提取、repRCR实验过程及最后的电泳试验都有可能对指纹图谱带型及聚类分析结果产生影响。比如试验中初始DNA模板浓度, PCR体系及试验环境, 电泳前期琼脂糖凝胶制备及电泳过程的时间、电压等, 这些因素都会影响到最终指纹图谱的带型结果。我们从rep-RCR指纹图谱聚类分析中可以看出, 在属鉴定上其图形可以很好的将其分型, 但是在种鉴定上出现了一些小的误差, 在后期的实验中, 我们会改进实验方案, 继续深入研究。
接下来我们将着重开展细菌素方面的研究工作, 主要发掘我们从鱼肠道中分离筛选的耐冷乳酸菌的细菌素潜力。从前期实验中细菌素基因的扩增结果来看我们的菌株中并没有含有实验提供的六种细菌素基因, 后期我们将继续分离筛选更多的乳酸菌并且增加细菌素基因的数量。到目前为止多名科研工作者已经成功的从海产品中筛选分离出具有抗菌特性乳酸菌。Hatat[15]从海产品中获得5575株乳酸菌, 其中7株乳酸菌生产的细菌素具有广谱抑菌效果, 对14株指示菌的抑菌效果非常明显, 其生物抑菌潜力巨大。Cynthia Sequeiros[16]等, 从鱼肠道分离出一株可以同时抑制水产品中革兰氏阳性和阴性病原菌的乳酸菌TW34。Pilet从蹲鱼肠道内容物中筛选两株能够有效抑制李斯特菌的肉杆菌Carnobacterium divergens及Carnobacterium piscicola。
从国内研究现状来看, 现阶段耐冷乳酸菌主要应用于传统的食品发酵生产及简单的食品保鲜技术中。我们的实验旨在筛选研究能为低温保藏及其技术研发提供价值的优良菌种, 但个别种类的乳酸菌可能带有致病性甚至有很强的耐药性[18,19], 所以我们也会在此方面投入更多的精力进行研究, 也希望国家在此方面有更多的投入来控制此类风险。耐冷乳酸菌的分离鉴定及细菌素在传统方法上主要利用的其表型特征鉴定, 而生物分子技术的应用使这项工作的研究速度和质量大幅提高, 相信在今后的工作中我们会更加深入的了解耐冷乳酸的更多潜力, 应用于更广阔的领域当中。
摘要：目的:从新疆额尔齐斯河流域冷水鱼肠道中筛选耐冷乳酸菌, 研究其遗传多样性, 为低温保藏及其它技术研究提供优良菌株。方法:利用MRS、M17、LSA、ELLIKER、CQ五种培养基从8种冷水鱼肠道内分离筛选出耐冷菌株, 鉴定菌株表型特征并对其理化性质进行测定。建立16S基因系统发育树探究菌株进化关系, 在16S系统发育关系的基础上再进行rep PCR实验, 使用引物为 (GTG) 5。结果:分离得到90株耐冷菌, 最终确定有25株为耐低温乳酸菌, 菌株的最适生长温度在28-32℃之间。系统发育分析结果表明:25株耐低温乳酸菌隶属于3个属, 其中肠球属 (Enterococcus) 9株, 乳杆属 (Lactobacillus) 15株, 明串珠属 (Leuconostoc) 1株。结论:新疆额尔齐斯河流域冷水鱼肠道中分离的耐冷乳酸菌主要归为三个属, 分离种属单一, 需要进一步从冷水鱼肠道中大量分离采集菌株, 继续探索研究其物种多样性和遗传多样性。