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Effects of Forest Bathing in a Phyllostachys edulis Forest on the Spontaneous Behavior of Mice

毛竹林森林浴对小白鼠自发行为的影响


【目的】分析昆明种小白鼠经竹林森林浴处理后其行为指标的变化,研究毛竹林挥发物对小白鼠自发活动的影响,为森林浴场的开发建设提供理论依据。【方法】采用旷场试验,通过连续10天的试验观察,结合竹林中的挥发物,对小白鼠进行动物测试试验。【结果】 1) 处理组小鼠探索阶段随着处理天数的增加运动量明显增大,适应阶段随着处理天数的增加,运动量先减少后增加; 对照组小鼠运动总路程在探索阶段先减小后增加,适应阶段没有明显的变化规律。同时从探索阶段到适应阶段的变化幅度可以看到小白鼠的运动总路程处理组明显大于对照组,随着试验的反复进行,2种处理差距缩小。表明森林浴后的小白鼠兴奋性增强,精神状态得到了很好的改善。 2) 处理组小鼠在探索阶段中央格运动路程大于适应阶段,且探索阶段变化较大,适应阶段变化相对缓慢; 而对照组小鼠在整个试验过程中央格运动路程较小,且变化平缓。10天试验中,处理组一直高于对照组,且探索阶段差异大,适应阶段差异小,说明小白鼠经过森林浴处理后探索能力增强。 3) 2种处理方式小鼠的中央格停留时间呈锯齿状变化,且处理组一直高于对照组,表明经森林浴处理的小白鼠认知能力增强。 4) 2种处理方式小鼠的中央格进入次数呈不规则状变化,在试验期间的同一时期处理组小鼠的进入中央格次数均高于对照组,说明小鼠经过竹林处理后认知能力增强。 5) 经森林浴处理的小白鼠,探索阶段站立次数随着处理天数的增加急剧下降,适应阶段又随着天数的延长缓慢上升; 而对照组小鼠的站立次数曲线呈不规则状变化。10天试验中,处理组一直高于对照组,说明经过森林浴处理的小白鼠探索能力增强。 6) 探索阶段处理组小白鼠的体质量(除了第4天)直线上升,适应阶段处理组小白鼠的体质量增加缓慢; 对照组小鼠体质量在探索阶段变化较缓,适应阶段变化较大,对照组小鼠体质量在探索阶段和适应阶段差距较大,且10天试验中(除了第2天以外),处理组小白鼠的体质量均大于对照组,说明经竹林森林浴处理后的小白鼠食欲明显比对照组增强。 7) 2组小鼠的粪便粒数除了第7天稍有增加外,其余9天均随着处理天数的增加逐渐减少,且10天试验中粪便粒数处理组一直少于对照组。【结论】经毛竹林森林浴处理的小白鼠精神状态得到改善,体质量、探索、记忆以及认知能力有所提高,毛竹林适合森林浴场的开发和建设。

【Objective】 The cDNA gene sequences of Manganese peroxidase (MnP) were isolated from H. erinaceum CB1, and used for analyzing structure and function of the He-mnp 1.【Method】Degenerate primers were designed according to conservative domain of white-rot fungi MnPs gene cDNA sequences reported in GenBank, the full-length cDNA gene sequence was obtained by using the methods of PCR, Reverse transcription-PCR and Rapid Amplification of cDNA Ends (RACE) and named as He-mnp 1 (GenBank No. HM116841.3), and the bioinformatics of He-mnp 1 gene were analyzed. BLAST homology search was conducted through the NCBI database; ORF Finder was used to look up the complete open reading frame of the gene; The Expasy database and BioEdit software were used to predict physicochemical properties and amino acid composition of He-mnp 1 protein, and analyze the hydrophilicity/hydrophobicity and transmembrane region; The SignalP 4.1 software was used to predict protein signal peptide; The clustal W with MEGA 5.1 software was adopted to complete the He-mnp1 protein sequence homology alignment and to construct the phylogenetic trees of white rot fungi MnPs, respectively. The CDD database was used to predict protein conserved domains, and check the He-mnp1 heme, substrate and manganese, calcium binding site etc. The PredictProtein software and SWISS-MODEL software were used to complete the He-mnp1 protein secondary structure prediction and to construct homologous 3D modeling, respectively.【Result】The full-length cDNA of He-mnp 1 was 1 279 bp, the ORF of 1 080 bp with starting codon of ATG and stopping codon of TAA, including 5‘UTR of 68 bps and 3‘UTR of 131 bps and encoded 359 amino acids. Bioinformatics analysis showed that the He-mnp1 protein has the highest content of Ala, without Tyr, and the Mw 38.18 is kDa, with the pI of 4.35. The He-nmp1 protein has an obvious hydrophilic region and two hydrophobic regions in the area of 81-105 and 121-141, and belongs to hydrophilic protein. He-mnp1 protein precursor polypeptides consists of a 18 aa signal peptide and a 5 aa the intermediate leader peptide.【Conclusion】Protein phylogenetic analysis revealed that He-mnp1 is distributed in Group II, and has closely evolutionary relationship to MnPs of Pleurotus ostreatus, Polyporus brumalis, and Trametes versicolor. He-mnp 1 has a conserved domain, and belongs to Class II fungal heme-dependent peroxidase superfamily, predicting that the protein secondary structure accounts for α-helix of 30.99%, β-sheet of 3.38% and random coil of 65.63%, and it is a stable protein. He-mnp1 protein 3D modeling showed that there are 1 Fe heme, 2 Ca2+, 1 Mn2+ binding sites and the histidine residues.


全 文 :第 51 卷 第 5 期
2 0 1 5 年 5 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 51,No. 5
May,2 0 1 5
doi:10.11707 / j.1001-7488.20150509
收稿日期: 2014 - 11 - 10; 修回日期: 2015 - 01 - 15。
基金项目: 国家十二五科技支撑计划重大项目课题“城镇景观防护林体系构建技术研究”(2011BAD38B03)。
* 王成为通讯作者。
毛竹林森林浴对小白鼠自发行为的影响*
王 茜 王 成 王艳英
(国家林业局城市森林研究中心 中国林业科学研究院林业研究所 林木遗传育种国家重点实验室 北京 100091)
摘 要: 【目的】分析昆明种小白鼠经竹林森林浴处理后其行为指标的变化,研究毛竹林挥发物对小白鼠自发活动
的影响,为森林浴场的开发建设提供理论依据。【方法】采用旷场试验,通过连续 10 天的试验观察,结合竹林中的挥
发物,对小白鼠进行动物测试试验。【结果】1) 处理组小鼠探索阶段随着处理天数的增加运动量明显增大,适应阶段
随着处理天数的增加,运动量先减少后增加; 对照组小鼠运动总路程在探索阶段先减小后增加,适应阶段没有明显的
变化规律。同时从探索阶段到适应阶段的变化幅度可以看到小白鼠的运动总路程处理组明显大于对照组,随着试验
的反复进行,2 种处理差距缩小。表明森林浴后的小白鼠兴奋性增强,精神状态得到了很好的改善。2) 处理组小鼠在
探索阶段中央格运动路程大于适应阶段,且探索阶段变化较大,适应阶段变化相对缓慢; 而对照组小鼠在整个试验过
程中央格运动路程较小,且变化平缓。10 天试验中,处理组一直高于对照组,且探索阶段差异大,适应阶段差异小,说
明小白鼠经过森林浴处理后探索能力增强。3) 2 种处理方式小鼠的中央格停留时间呈锯齿状变化,且处理组一直高
于对照组,表明经森林浴处理的小白鼠认知能力增强。4) 2 种处理方式小鼠的中央格进入次数呈不规则状变化,在试
验期间的同一时期处理组小鼠的进入中央格次数均高于对照组,说明小鼠经过竹林处理后认知能力增强。5) 经森林
浴处理的小白鼠,探索阶段站立次数随着处理天数的增加急剧下降,适应阶段又随着天数的延长缓慢上升; 而对照组
小鼠的站立次数曲线呈不规则状变化。10 天试验中,处理组一直高于对照组,说明经过森林浴处理的小白鼠探索能
力增强。6) 探索阶段处理组小白鼠的体质量(除了第 4 天)直线上升,适应阶段处理组小白鼠的体质量增加缓慢; 对
照组小鼠体质量在探索阶段变化较缓,适应阶段变化较大,对照组小鼠体质量在探索阶段和适应阶段差距较大,且 10
天试验中(除了第 2 天以外),处理组小白鼠的体质量均大于对照组,说明经竹林森林浴处理后的小白鼠食欲明显比
对照组增强。7) 2 组小鼠的粪便粒数除了第 7 天稍有增加外,其余 9 天均随着处理天数的增加逐渐减少,且 10 天试
验中粪便粒数处理组一直少于对照组。【结论】经毛竹林森林浴处理的小白鼠精神状态得到改善,体质量、探索、记忆
以及认知能力有所提高,毛竹林适合森林浴场的开发和建设。
关键词: 毛竹林; 森林浴; 挥发物; 小白鼠; 自发行为
中图分类号: S725. 3 文献标识码: A 文章编号: 1001 - 7488(2015)05 - 0078 - 09
Effects of Forest Bathing in a Phyllostachys edulis Forest on the
Spontaneous Behavior of Mice
Wang Qian Wang Cheng Wang Yanying
( State Key Laboratory of Tree Genetics and Breeding Research Institute of Forestry,CAF
Research Center of Urban Forest of State Forestry Administration Beijing 100091)
Abstract: 【Objective】Changes in behavior index of Kunming mice were observed after they were subjected to treatment
of“forest bathing”in a Phyllostachys edulis forest,and effects of the volatile organic compounds (VOCs) from the forest
on spontaneous behavior of mice were studied in this paper in order to provide a theoretical basis for developing and
constructing the“forest bathing”. 【Method】An open-field experiment was conducted,combined with VOCs exposure in
the forest during continuous 10 days of experimental observation, to test animal behavior of mice.【Result】1 ) In
exploration phase,the treated group increased markedly exercise amount with time increased. In adaptation phase,the
exercising amount of the treated group decreased at first,and then increased. The exercising amount of the control group
decreased at first and increased later in exploration phase. In adaptation phase,there was no significant variation in the
exercise of the control group. Based on changing range from exploration phase to adaptation phase,the total movement
第 5 期 王 茜等: 毛竹林森林浴对小白鼠自发行为的影响
distance of the treated group was significantly longer than the control one; 2) The central grid movement distance of the
treated group in exploration phase was longer than that in adaptation phase. The moving distance had a greater change in
exploration phase,but not in adaptation phase. For the control group,the moving distance in central grid was shorter than
the treated one. In the whole experimental period of 10 days,the treated group had greater exercise amount than the
control,and the gap between the two groups was larger in exploration phase,and was smaller in adaptation phase; 3) The
residence time of mice in the two groups in the central grid varied in serrated shape,and the treated group was longer than
the control one all time; 4) The central grid entering frequency of mice in the two groups changed in irregular shape. In
the two phases of the experimental period,the central grid entering frequency of the treated group was higher than the
control one; 5 ) After the “forest bathing”, the standing frequency decreased rapidly with the increase of time in
exploration phase. In adaptation phase,the standing frequency of the treated group increased slowly with the increase of
time. The standing frequency of the control one changed irregularly. In the 10 days experiment,the standing frequency of
the treated group has been higher than the control one; 6) In exploration phase,the weight of the treated group gained
rapidly except the fourth day. The weight of the treated group gained slowly in adaptation phase. In the 10 days
experiment,the weight of treated group had been higher than control one except in the second day; 7) The stool volume of
mice in the two groups decreased with the increase of time except in the seventh day. In the 10 days experiment,the stool
volume of the treated group was smaller than the control one.【Conclusion】 This study indicated that,after “forest
bathing” the mental state of mice was improved,and the mice’s ability of exploration,memory and cognitive were
enhanced,illustrating that the Phyllostachys edulis forest is suitable for development and construction of“forest bathing”.
Key words: Phyllostachys edulis forest; forest bathing; VOCs; mouse; spontaneous activity
随着城市工业化的发展和空气污染的加剧,越
来越多的人们选择走进森林,呼吸林内清新的空气,
接受森沐浴。在森林中散步、娱乐、休息,能祛除许
多疾病,是保健的重要途径,而有关森林环境对人体
健康的影响也成为近年来城市森林研究的热点。欧
洲科学家对植物挥发物的保健功能很早就开始关
注,日本则在 2004 年创立了“森林医学”,研究森林
浴对动物健康的影响,并把研究成果应用于森林浴
场建设中 (郑群明,2011; Hannu,2008)。国内森
林浴的研究近些年来也成为热门,主要集中在测量
林中氧气、负离子的含量及其保健作用,同时对于植
物挥发物的研究也在植物个体、群落等不同尺度上
展开(牟少华,2013; 李卿等,2011)。有研究发现,
森林中的植物能够释放出多达 100 种萜烯类化合
物,而萜烯类化合物具有消炎、消毒、缓泻等药效作
用,显而易见森林浴的保健作用离不开这些具有芳
香气息的萜烯类化合物(李娟等,2011; 石强等,
2002)。毛竹(Phyllostachys edulis)在我国分布比较
广,许多地方都把毛竹林作为景观游憩林来开发经
营。毛竹叶具有特殊清香味,在自然状态下释放的
挥发物质主要是萜烯类和醇类化合物,其中对人体
健康有益成分的总含量达 70% 以上 ( 李莉等,
2002; 郭慧媛等,2014; 刘志明等,2012)。目前很
多关于毛竹挥发物的研究局限于室内的控制试验
(刘咪咪等,2011),而野外毛竹林处在一定的土壤、
地表植被、枯落物等自然条件下,其林内空气受多方
面环境因素的影响,所以研究毛竹林内挥发物变化
及其参与形成的竹林空气环境状况对人体健康的影
响,对毛竹游憩林和森林浴场的开发建设更具有指
导意义。
旷场行为分析作为经典的行为学试验方法,能
很好地反映动物对新环境的探索习惯和伴随的情绪
变化,可以评价动物在新环境下的兴奋性、适应性、
探求行为和焦虑紧张情绪等,是一个用动物行为指
标来检测类似于人的复杂情绪的经典试验(郭德玉
等,2005; 徐芸等,2009)。日本学者古田贝光克
(1993)研究了落叶松 ( Larix)挥发油对小鼠 (Mus
musculus)自发行为的影响; 高岩 (2005 )、王艳英
(2010)、刘咪咪等(2011)、董建华(2011)等也先后
对小白 鼠 进行 了室 内控 制试 验,研 究 珍 珠 梅
(Sorbaria sorbifolia),香樟(Cinnamomum camphora)、
侧柏 ( Platycladus orientalis)、毛竹、白皮松 ( Pinus
bungeana)等树种枝叶挥发物对小白鼠自发行为的
影响,以此来评价对人体的保健功能。本试验在野
外竹林中以医学上广泛使用的小白鼠旷场试验分析
为手段,通过测定小白鼠经竹林森林浴处理后的行
为指标变化,模拟并分析森林浴对人体的保健功能,
评价竹林挥发物对动物自发活动的影响,为毛竹林
的保健功能研究及其城市公园中的开发利用提供理
论依据。
97
林 业 科 学 51 卷
1 材料与方法
1. 1 试验材料
1. 1. 1 动物材料 由福州吴氏试验动物中心提供
的昆明种小白鼠,5 周龄,体质量在 18 ~ 22 g,领取
后先在实验室自然饲养 3 天以适应周围环境,期间
供应充足的水和饲料。把小白鼠分为试验组与对照
组,每组 10 只,且雌雄各半,雌雄分开,按每笼 5 只
饲养在 290 mm × 180 mm × 160 mm 的笼具中,非试
验期间在内正常活动,能饮水饮食。
1. 1. 2 样地选择 样地选在位于福州旗山森林公
园里的毛竹(纯林)中心,海拔 710 m,面积 4. 5 hm2,
密度 2 760 株·hm - 2,年均温度 18 ~ 20 ℃,年均日照
数 1 600 ~ 2 180 h,年降水量 900 ~ 2 100 mm,年相
对湿度约 78%,无霜期 326 天。竹林位于旗山西北
坡的中坡,坡度为 20°,地理位置为119°28E,26°08N,
土壤质地为壤质砂土。毛竹主要以 2 ~ 3 度竹为主,
竹高 8 ~ 15 m,胸径 13 ~ 18 cm,郁闭度 0. 96。地被物
主要有淡竹叶 ( Lophatherum gracile)、散穗黑莎草
(Gahnia baniensis)、荩草 ( Arthraxon hispidus)、杜茎
山(Maesa japonica)、杜鹃 ( Rhododendron simsii)、山
茶(Camellia japonica)等。对照选在安静、清洁、避
光的室内进行,室内日均温度(23 ± 2)℃,日均相对
湿度 65% ± 5%。
1. 1. 3 室内外动物模拟箱 将规格为 30 cm ×
15 cm × 18 cm 的捕鼠笼(4 个)底部均加木板固定
(预防老鼠粪便洒落),顶部两端用细铁丝连接,以
便于试验期间鼠笼在林中和室内悬挂。
1. 1. 4 动物自发行为测试系统 利用 Super-Maze
动物行为视频分析系统(上海欣软公司生产),系统
主要由计算机、摄像机、图像采集分析软件 3 部分组
成。旷场实验箱规格为 50 cm × 50 cm × 50 cm,材质
为医用有机板,底板为棕黑色,四壁为白色,旷场上
方安置摄像头,可同时支持 8 只动物同时试验,并自
动记录每只小白鼠在旷场中的运动情况。
1. 2 试验方法
1. 2. 1 试验动物处理 2014 年 9 月 17—29 日选
择晴朗无风的天气(23—25 日有雨,暂停试验)。每
天早晨 8:30 称取每只小鼠的体质量,然后将处理组
和对照组的小鼠用黑色记号笔在尾部进行标号,分
别放入室内外模拟箱中(雌雄分开)。在竹林中心
选择庇荫的 1. 5 m 高处和安静室内 1. 5 m 高处悬挂
小鼠。2 组处理同步进行: 早 9:00—15:00 连续处
理 6 h,期间小白鼠不饮水不进食,15:00 后将 2 组
小白鼠拿回旷场试验分析室,放入旷场试验箱中观
察自发行为。每批动物观察 5 min,共测试 10 天,每
天记录每只笼子内小鼠的粪便粒数。试验完成 1 天
后用 75%的酒精擦拭旷场箱底部及四周,避免小鼠
残留的尿迹和粪便影响其他小鼠的试验效果。
1. 2. 2 旷场试验行为测试 试验环境要求: 暗光、
无噪声。试验开始前握住小鼠的尾巴根部 1 /3 处,
轻将小鼠放入开阔箱的中央格,并开始计时,用红外
线摄像系统记录小鼠的运动轨迹,并由计算机自动
记录和分析,观察记录小鼠在 5 min 内的行为举止。
主要观察: 1) 水平运动总路程与中央格运动路程:
5 min 内小鼠在旷场箱中运动的总路程和在中央区
域运动总路程。2) 中央格停留时间: 小鼠被放入
开阔箱中央格至其三爪距离该格的时间。3) 进入
中央格次数: 5 min 内小鼠进入中央格的次数。4)
站立次数: 2 次前爪腾空 1 cm 以上或攀附墙壁次
数。5) 粪便粒数。
1. 2. 3 毛竹林内挥发物分析 2014 年 9 月 20—
21 日,从早 7:00—次日 5:00 每隔 2 h 采样 1 次。通
过开放式气体采集法,采用 QC - I 型大气采样仪对
竹林中挥发性有机化合物进行采样,挥发物的分析
鉴定采用 ATD-GC /MS(自动热脱附 - 气象色谱 /质
谱联用)来完成。
毛竹林内挥发物的质谱数据,采用计算机内的
NIST2008 标准质谱数据库检索和质谱数据手册对
照,综合保留时间信息,确定出 37 个组分,并将总离
子流色谱图中的各峰面积进行归一化法计算,得到
毛竹林挥发物中各成分的相对含量。
1. 2. 4 数据分析 数据采用 Spss 19. 0 统计分析软
件处理,进行单因素方差分析和多重比较。
2 结果与分析
2. 1 毛竹林内的挥发物
毛竹林内空气中的挥发物主要有 37 种(表 1),
包括烷烃、烯烃、醇、酮、醛、酯、酚、呋喃、芳香烃以及
氧化物等物质。从相对含量来看,以烷烃、烯烃、醇
和芳香烃为主,总含量达 72. 61%,其中对人体健康
有益的挥发物(高宇等,2012)如 α -蒎烯、月桂烯、
柠檬烯、长叶烯等成分相对含量占 53. 09%。可见
毛竹林内空气中有益于人体健康的挥发物种类和含
量都比较丰富,适合于开发建设森林浴场。
2. 2 小白鼠运动总路程
从整个时间段的变化特征上看,可以将前 5 天
视为小白鼠的探索阶段,后 5 天为小白鼠的适应阶
段(下同)。处理组小鼠在探索阶段随着处理天数
的增加运动量明显增大,适应阶段随着处理天数的
08
第 5 期 王 茜等: 毛竹林森林浴对小白鼠自发行为的影响
增加运动量先减少后增加,处理组小白鼠运动总路
程的变化符合啮齿类动物先强后弱的时相特点(王
一奇等,2003); 对照组小鼠运动总路程在探索阶段
先减少后增加,适应阶段没有明显的变化规律。同时
从探索阶段到适应阶段的变化幅度可以看出处理组
一直高于对照组,随着试验的反复进行,2 组处理差
距缩小(图 1)。10 天试验中,第 2,3,4 天处理组与对
照组差异极显著(P = 0. 005,0. 003,0. 002),第 5,9,
10 天处理组与对照组差异显著(P = 0. 028,0. 047,
0. 045)。处理组在 10 天的运动总路程分别比对照组
增 加 了 5. 6%,54. 9%,70. 2%,78. 4%,30. 17%,
14. 7%,2. 1%,10. 1%,31. 9%,36. 2%。由此可见,经
过竹林“沐浴”后的小白鼠兴奋性增强,运动量明显
增加,精神状态得到了很好的改善。
表 1 毛竹林挥发物的主要化学成分
Tab. 1 Chemical components of
Phyllostachys edulis forest
化合物名称 Name
相对含量
Relative content(% )
乙酸乙酯 Ethyl acetate 8. 91
四氢呋喃 Tetrahydrofuran 12. 54
苯 Benzene 3. 21
戊烷 Pentane 5. 12
1 -羟基 -3 -丁酮 1-hydroxy-3-butanone 5. 24
1,2 -二氯乙烷 1,2-dichloro ethane 7. 12
1,2 -二氯丙烷 1,2-dichloropropane 4. 54
乙酸仲丁酯 Sec-butyl acetate 1. 21
3 -苯基 -2 -丁醇 3-pheny-2-butanol 6. 32
环己酮 Cyclohexanone 0. 12
α -蒎烯 α-pinene 4. 43
2 -氯甲苯 2-chlorotoluenes 0. 12
苯酚 Phenol 1. 23
月桂烯 Myrcene 5. 84
乙酰苯 Acetophenone 2. 31
长叶烯 Longifolene 5. 64
十九醇 Nineteen alcohol 2. 97
1,2 -二甲基奈 1,2-dimethyl kenai 1. 21
十二烷 Dodecane 0. 24
香树烯 Aromadendrene 1. 02
D -柠檬烯 D-limonene 5. 46
十六烷 Hexadecane 5. 41
6 -甲基庚醇 6-methylheptanol 2. 84
β -蒎烯 β-pinene 4. 23
己醛 Hexanal 0. 43
6 -甲基庚醇 6-methylheptanol 2. 12
α -水芹烯 α-phellandrene 4. 84
长叶薄荷酮 Pulegone 0. 54
17 醇 Heptadecanol 2. 34
α -金合欢烯 α-farnesene 3. 04
庚醛 Heptaldehyde 0. 14
1,2,3 -三甲基苯 1,2,3-trimethylbenzene 0. 24
乙酸乙酯 Ethyl acetate 0. 57
辛酮 Octanone 0. 64
1,2 -二氯 -1 -甲基丙烷
1,2-dichloro-1-methylpropane
1. 26
四氢呋喃 Tetrahydrofuran 2. 34
对二甲苯 Paraxylene 3. 43
图 1 2 种试验条件下小白鼠旷场行为运动总路程
Fig. 1 The total movement distance of mice of open field
behavior under two kinds of test conditions
2. 3 中央格运动路程
Paulus 等(1999)将动物的自发活动区域分为
中央活动区和边角活动区,并发现动物在探索阶段
中央区域的活动比较频繁。处理组小白鼠在探索阶
段中央格运动路程大于适应阶段,且探索阶段变化
较大,适应阶段变化相对缓慢; 而对照组小鼠在整
个试验过程中央格运动路程较小,且变化平缓 (图
2)。10 天试验中,处理组一直高于对照组,且探索
阶段差异大,适应阶段差异小,这可能是由于 5 天后
小鼠逐渐适应了环境,运动量降低所致。第 2,3,4,
5,8,10 天处理组与对照组差异极显著(P = 0. 000,
0. 003,0. 001,0. 001,0. 000,0. 001)。处理组与对照
组相比较中央格运动路程分别增加了 77. 3%,
112. 7%, 193. 8%, 124. 2%, 68. 1%, 43. 1%,
63. 8%,69. 2%,46. 1%,93. 2%,说明小白鼠经过森
林浴处理后探索能力增强。
图 2 2 种试验条件下小白鼠旷场行为中央格运动路程
Fig. 2 The distance of mice entering center in open
field under two kinds of test conditions
2. 4 中央格运动时间
所有小白鼠在旷场试验中总的运动时间都是
5 min。但中央格停留时间的长短却各不相同,可以
反映小鼠认知能力的大小 (董建华,2011)。10 天
18
林 业 科 学 51 卷
试验中,处理组小鼠的停留时间一直高于对照组
(图 3)。在第 1,2,5,6,10 天处理组与对照组差异
极显著(P = 0. 010,0. 006,0. 008,0. 004,0. 002),第
3,7,9 天处理组与对照组差异显著 ( P = 0. 023,
0. 011,0. 025)。处理组与对照组相比较中央格运动
时 间 分 别 增 加 了 83. 37%,96. 15%,53. 57%,
4. 34%, 57. 70%, 70. 59%, 52. 91%, 11. 11%,
26. 42%,141. 17%,同样说明小白鼠经过森林浴环
境处理后认知能力增强。
图 3 2 种试验条件下小白鼠旷场行为
中央格运动时间
Fig. 3 The time of mice entering center in open field
under two kinds of test conditions
2. 5 进入中央格的次数
随着暴露天数的增加,试验组和对照组的进入
中央格次数呈锯齿状变化,但在试验期间的同一时
期处理组的进入中央格次数均高于对照组(图 4)。
在第 1,2,3,5 天试验组与对照组差异极显著 (P =
0. 010,0. 003,0. 002,0. 007),第 6,7,8,10 天试验
组与对照组差异显著 ( P = 0. 040,0. 034,0. 023,
0. 021),处理组与对照组相比较中央格进入次数分
别增加了 75. 94%,109. 88%,168. 18%,23. 19%,
86. 02%,66. 27%,54. 44%,69. 81%,43. 10%,
86. 14%,说明小鼠经过竹林处理后认知能力增强。
2. 6 站立次数
经森林浴处理的小白鼠,探索阶段站立次数随
着处理天数的增加急剧下降,适应阶段又随着天数
的延长缓慢上升,而对照组小鼠的站立次数曲线呈
不规则状变化(图 5)。10 天试验中,处理组一直高
于对照组,特别是在第 2,3 天与对照组差异极显著
(P = 0. 006,0. 000)。处理组与对照组相比较站立
次 数 分 别 增 加 了 24. 37%,56. 01%,45. 95%,
6. 82%,5. 90%,4. 88%,9. 76%,4. 35%,13. 33%,
19. 15%,说明经过森林浴处理的小白鼠探索能力增
强,能较好较快地适应环境,从另一侧面也反映出小
图 4 2 种试验条件下小白鼠进入中央格次数
Fig. 4 The frequency of mice entering central grid under two
kinds of test conditions
白鼠的记忆力得到了加强。
图 5 2 种试验条件下小白鼠站立次数
Fig. 5 The number of mice standing up under two
kinds of test conditions
2. 7 体质量变化
小白鼠体质量的变化反映出处理方式是否对小
鼠的食欲造成影响。10 天试验中(第 2 天除外),处
理组小白鼠的体质量均大于对照组,探索阶段处理
组小白鼠的体质量(第 4 天除外)直线上升,适应阶
段处理组小白鼠的体质量增加缓慢(图 6)。在第 5
天处理组与对照组差异极显著(P = 0. 003),第 3,
4,7 天处理组与对照组差异显著(P = 0. 021,0. 043,
0. 032)。试验过程中,处理组小鼠的体质量分别比
对 照 组 增 加 了 4. 58%, - 2. 59%,20. 35%,
12. 28%,8. 38%,9. 37%,6. 34%,5. 33%,4. 76%,
2. 55%。说明经竹林森林浴处理后的小白鼠食欲明
显比对照组增强。
2. 8 粪便粒数
2 组小鼠的粪便粒数除了第 7 天稍有增加外,
其余 9 天均随着处理天数的增加逐渐减少,说明小
鼠逐渐适应了环境(图 7)。10 天试验中,第 1 天处
理组与对照组相比粪便粒数增加了 3. 7%,其余 9
天分别比对照组降低了 1. 2%,4. 2%,15. 7%,
28
第 5 期 王 茜等: 毛竹林森林浴对小白鼠自发行为的影响
图 6 2 种试验条件下小白鼠的体质量
Fig. 6 The mass of mice under two kinds of test conditions
19. 8%,25. 6%,21. 5%,24. 4%,5. 12%,4. 05%。
说明经过森林浴处理后的小鼠紧张感有所降低。此
外,第 7 天小鼠的体质量稍有下降,粪便粒数也开始
增加,原因可能是第 6 次与第 7 次的试验间隔了 3
天,这期间小鼠没有进行森林浴,食欲衰退、紧张感
增加所致(图 6,7)。
图 7 2 种试验条件下小白鼠粪便粒数
Fig. 7 The number of mice excreting under two
kinds of test conditions
3 结论与讨论
通过连续 10 天的试验观察,小白鼠经过竹林森
林浴处理后,其在旷场试验中的运动总路程、中央格
运动路程、中央格停留时间、中央格进入次数、站立
次数、体质量、粪便粒数等一系列指标发生了变化。
3. 1 结论
1)小白鼠在旷场中的运动总路程、中央格运动
总路程、中央格停留时间、中央格进入次数、站立次
数等指标,处理组明显大于对照组,表明森林浴后的
小白鼠兴奋性增强,精神状态得到了很好的改善,探
索、记忆、认知能力明显增强。
2)试验过程中小鼠的体质量逐渐增加,且处理
组一直高于对照组,说明森林浴后的小鼠食欲旺盛;
而粪便粒数随着处理天数的增加,逐渐减少,且除了
第 1 天外处理组均小于对照组,说明竹林内的小鼠
逐渐适应了环境,精神相对比较轻松。
3. 2 讨论
1)先天遗传和后天环境都会影响啮齿类动物
情绪行为的形成和表达(Holmes et al.,2005)。本试
验中小鼠精神状态得到放松,其探索、记忆以及认知
能力显著提高。其原因是竹林中的挥发物与小鼠的
自发行为存在一定的因果关系,有益挥发物能促进
神经营养因子沿轴突的传递,对神经元的存活、分化
以及生长发育起重要作用,对记忆能力的改善、兴奋
性的表达等具有促进作用(Ogawa et al.,1993)。孙
启祥(2004 )、张颖等 (2013) 的研究也证明了这一
点。由此可见竹林具有明显的保健功能。
2)旷场试验运动总路程反映小鼠运动量的大
小,运动量大表明其神经系统兴奋; 运动量小,则可
能出现一定程度的抑郁状况(王艳英等,2011)。试
验期间尤其在前 5 天的探索阶段,处理组小鼠运动
总路程和中央格运动路程均明显大于对照组,说明
经竹林“沐浴”后的小白鼠兴奋性比对照组明显提
高。徐金勇等(2009)、柏建业等 (2010)、林慧光等
(2007)研究发现植物挥发性与嗅觉通路及下丘脑、
海马、杏仁核等脑区的兴奋和神经环路的可塑性有
关,挥发物传递到小鼠的大脑,使中枢神经系统得到
松弛,兴奋性增强,运动量明显提高; 结合表 1 的挥
发物成分及其含量来看,竹林内空气挥发物中含有
柠檬烯和月桂烯且含量较高,这些物质均具有兴奋
神经的作用(杨阳等,2012; Somrudee et al.,2011),
说明在竹林内“沐浴”具有一定的保健效果。
3)中央区域属于小鼠不偏爱的区域,小鼠天生
的防御反应是避开空旷的中央区而沿着墙根走,这
也是啮齿类动物的本能行为 (孙桂媛等,1998;
Treitd et al.,1989),中央格停留时间和进入次数可
以评价小白鼠的探究行为和空间认知能力( Paulus
et al.,1993)。本试验中,停留时间和进入次数均表
明处理组小鼠的认知能力有所提高。主要原因是,
竹林中含有十九醇、乙酸乙酯等醇类和酯类化合物;
霍丽妮等(2011)研究发现,它们能减少自由基对组
织细胞的损伤,起到提高神经干细胞的分化率和分
化突起长度作用,并促进神经元突起的生长,从而有
效地预防和治疗老年痴呆,此类物质对小鼠的学习、
记忆能力的提高有很大的帮助。这也与鹿洪秀等
(2011)的研究结论一致。
38
林 业 科 学 51 卷
4)作为旷场试验分析中的常规指标之一站立
次数,常用来反映小鼠对新环境的探索能力,站立次
数多表明探索能力强,反之则弱 (董建华,2011)。
处理组小鼠的站立次数大于对照组,这是由于竹林
中的有益挥发物如: α - 蒎烯、长叶烯、α - 金合欢
烯等萜烯类以及醇类化合物,小鼠呼吸并吸收了这
些有益挥发物,可提高心理运动的稳定性和敏捷度,
刺激大脑皮层的兴奋性,对大脑思维活动产生积极
影响,对提高小鼠探索能力有很大帮助 (Rasooli et
al.,2003)。
5)动物的取食是其生命活动的关键行为之一,
Anderson(1992)研究发现,植物挥发物对动物的食
欲有刺激和诱导作用。试验期间,与对照组小鼠相
比,处理组小鼠呼吸了竹林中的大量挥发物,故食欲
大增,体质量明显增加。试验过程中小鼠的粪便数
反映出其紧张程度的高低,粪便粒数多,紧张度就
高,反之则低(王艳英等,2011)。处理组小鼠的粪
便粒数一直减少,且少于对照组,这是由于小鼠完全
暴露于竹林环境中,大量呼吸和皮肤接触其中的有
益挥发物,从而调节内分泌,使其新陈代谢加快,促
进了血液循环,调节了小白鼠的情绪 ( Diamando,
2000)。
6)本研究使小白鼠“身临其境”,结合竹林内挥
发物对小鼠自发行为产生的影响,研究经森林浴处
理后其行为指标的变化,评价了竹林的保健功能。
但是小鼠本身的生理指标是否还受除挥发物以外的
其他保健因子,如小气候、负离子、氧气含量等的影
响而发生变化,还需进一步研究。
7)毛竹挥发物是多种成分的复合物,随着时
间、空气温、湿度的不同,其具有不同的释放规律。
本试验选择一段时间研究竹林挥发物主要成分对小
鼠自发行为的影响,仅是初步结果。一年四季不同
季节毛竹林挥发物对其的影响研究,以及将观赏毛
竹的生态保健功能纳入园林植物的艺术效果中,使
得景观艺术与生态保健完美结合在公园园林绿化中
的研究工作尚需深入进行。
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(责任编辑 朱乾坤)
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