148 resultados para 1 Samuel 3:1-10


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植物生态学特性诸如植物的分布特征、与生境的关系、生物学特性、繁殖成功特点及其影响因素等方面的详细资料是研究珍稀植物种群结构和动态以及开展保育生物学研究的基础。 黄龙沟草本植物群落具有较为丰富的植物种类。在所调查样方中(N=662)共有维管植物124种,分属于37科91属,有54个中国特有种。其中兰科植物多达21属33种,中国特有种有12个,新种一个。如此众多的地生兰科植物聚集在面积不到1平方千米的沟内,而且部分兰科植物种类在沟内形成优势草本群落,这在中国地生兰的分布区域中是不多见的。大多数物种,包括兰科植物在内,出现的频率都较小,并且分布不均匀。种间关联分析和相关分析表明黄龙沟优势兰科植物可以分为两组。一组包括无苞杓兰、黄花杓兰、二叶根茎兰、广布小碟兰、少花鹤顶兰和西藏杓兰,主要分布在光线充足但又具有一定遮阴条件的环境中;另一组包括筒距兰、沼兰、珊瑚兰、小斑叶兰、布袋兰、小花舌唇兰和小叶对叶兰,它们主要分布于荫蔽的环境中。这些兰科植物在组内大多呈现显著的正相关关系,组间大多呈现显著的负相关关系,说明黄龙沟兰科植物在资源利用方式上可能产生了分化。 黄龙沟兰科植物主要分布在两种生境中,即钙化滩流地和一小片森林中。在这两种生境中微环境条件以及兰科植物的种类组成、数量特征和分布格局的差异都很大。钙化滩流地的兰科植物种类数目和每个样方中包含的兰科植物种类数目都比森林生境中的高。钙化滩流地中发现有30种兰科植物,六种最为常见的是无苞杓兰、黄花杓兰、西藏杓兰、广布小碟兰、二叶根茎兰和少花鹤顶兰,它们的密度与树木盖度呈负相关关系。森林生境中有21种兰科植物分布,其中筒距兰和斑叶兰出现最多,其密度与树木盖度呈正相关关系。光照强度可能对兰科植物的分布起到重要的决定作用。兰科植物彼此之间对繁殖成功以及植株间建立的相互促进作用以及土壤中高的钙含量很可能是形成黄龙沟兰科植物多样性的重要原因,而钙化滩流地中的溪流对建立和维持兰科植物生存所必须的稳定环境条件起到至关重要的作用,如果随意改变水流的方向或减少水流的流量,将给某些兰科植物带来灾难性的后果。 黄龙沟钙化滩流地中斑块的大小对物种数(含兰科植物)具有强烈的影响,即斑块越大,所包含的物种数量越多。物种-面积关系符合幂函数方程S=cAZ的规律。中等尺度的斑块(1-10 m2)包含的物种数(含兰科植物)的增长速度最快,而在斑块面积大于10 m2时,物种数增长速度最小。 少花鹤顶兰是多年生、多次结实的具有克隆能力的地生兰科植物,是中国特有种。黄龙沟少花鹤顶兰每个花序的平均花朵数为3(1-7)朵。叶和花的形态指标在年季间无显著变异。2005-2007年3年间的开花物候没有明显的差异,花期始于6月中旬,于7月底至8月初结束,持续约6-7周,80-90%的花在7月初的开花高峰期开放,属花集中开放模式。花寿命与是否授粉密切相关,成功授粉的花寿命比没有授粉的花寿命短。少花鹤顶兰是自交亲和的,但其结实完全依赖于两种熊蜂的传粉,不存在自动自花授粉和无融合生殖现象。柱头可授性和花粉活力可维持15天左右。繁殖成功率年季间的变化很大,并表现出逐年下降的趋势,花粉移走率为18-51%,自然结实率为10-36%。繁殖成功与开花物候之间的关系不显著,但与某一特定时刻的开花数量(密度)有关。生境对少花鹤顶兰的形态和繁殖成功率有显著的影响。在荫蔽生境中的个体比开阔地中的个体大,但繁殖成功率却低于开阔地的。花序密度(丛的大小)对少花鹤顶兰繁殖成功的影响比较复杂,不同大小的丛,对花粉移走率的影响格局和方式不同,而对结实率几乎没有影响。花序大小对繁殖成功率没有显著的影响。花位置对繁殖成功的影响在不同大小的丛中具有不同的格局,在最小的丛中,花位置对雄性和雌性繁殖成功的影响都很显著,但在最大丛中都不显著。边缘效应对少花鹤顶兰和广布小碟兰的繁殖成功有显著的影响,花粉移走率和结实率均随离栈道的距离增加而增加。在离栈道10米以内的植株受到的影响最为严重。这种影响可能是由边缘效应和在栈道上的游客共同作用下,对传粉者产生了干扰,导致传粉者的行为改变所引起的。如果这种边缘效应是一个普遍现象的话,那么在进行自然保护区设计时,应该对这种效应加以重视。

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在洲际间断生物地理学研究中,东亚—北美间断分布类群的分子生物地理学研究一直是关注和研究的热点。在本论文中我们选取了水生和半水生的植物代表类群,莲科(Nelumbonaceae)和菖蒲科(Acoraceae)作为研究对象,通过来自叶绿体、线粒体和核基因组的DNA 序列分析和微卫星分析,一方面探讨莲科的系统位置、揭示其间断地理格局的形成过程、重建菖蒲科的系统发育及其地理格局的形成过程的同时,另一方面,在总结前人研究成果的基础上,总结东亚—北美间断分布的基本特点。主要成果总结如下。 1. 菖蒲科的系统发育和分子生物地理学 菖蒲科仅含一属,菖蒲属(Acorus),共5 种。其中北美菖蒲(A. americanus) 分布于北美,其余4 种(A. calamus, A. gramineus, A. tatarinowii and A. rumphianus) 分布于亚洲的东部和南部。北美菖蒲和菖蒲(A. calamus)叶片中间具有明显的中肋;其余3 种不具有明显的中肋。本论文的19 份材料包含了4 个种,(不含较狭域分布的长苞菖蒲A. rumphianus),利用4 个叶绿体基因片段(trnL-F, psbA-trnH, rps16-trnK, rbcL)和1 个核基因片段(ITS)的序列重建菖蒲属的系统发育。结果表明(1)具有中肋和不具中肋的物种各自聚为一支;(2)具有中肋的菖蒲和北美菖蒲亲缘关系最近,构成东亚—北美间断种对关系;(3)在不具有中肋的一支内部,来自台湾的材料与其它材料差异最大,其余的材料也明显的分为了两类。基于rbcL 序列,使用松散分子钟模型、贝叶斯算法估算菖蒲属起源时间约为135.17 百万年(mya),菖蒲和北美菖蒲的间断分歧时间约为3.72mya。该结果支持菖蒲属为古老的单子叶植物,但东亚—北美间断物种分化时间较年轻。我们推测间断的种对可能通过白令陆桥,从东亚扩散到了北美。 2. 莲科的系统位置和分子生物地理学 莲科仅含一属,莲属(Nelumbo),两个种莲(N. nucifera)和美洲黄莲(N. lutea),间断分布于东亚、澳大利亚北部和北美东部。莲科的系统位置在形态和分子证据不一致。本论文使用了核基因18S rDNA、26S rDNA,叶绿体基因atpB、rbcL,线粒体基因NAD1 的序列重新构建莲科的系统位置并进行了分化时间推算。结果为:(1)叶绿体和核基因构建的严格一致树的拓扑结构不一致,叶绿体数据支持莲科和山龙眼科、悬铃木科具有较近的亲缘关系,核基因数据显示莲科位于真双子叶植物的基部;(2)5 个基因片段的合并分析结果显示,莲科与山龙眼科、悬铃木科聚为一支但支持率不高;(3)基于核基因、叶绿体和5 个基因的分别合并数据,使用松散分子钟模型、贝叶斯算法估算莲科起源时间分别为,113.13 、109.38 和110.35mya ,两个间断物种的分化时间为,3.77、4.34、5.85mya;(4)根据间断的时间和两个物种的遗传差异程度,现存的两个物种应是来自于东亚或北美的冰期残遗,而不是来自于两个大陆祖先种的独立进化后裔。 3. 莲的分子谱系地理学研究 我们采集了37 份莲的材料,10 份美洲黄莲的材料,代表了两者的主要分布区。我们选取了叶绿体基因(trnL-trnF, trnS-trnG, petB-petD 和psbA-trnH),线粒体基因COX1,以及11 个微卫星位点进行莲的分子谱系地理研究。DNA 序列显示莲和美洲黄莲均具有很低的遗传多样性;微卫星数据揭示了稍高于DNA 序列的遗传多样性。两物种相比,美洲黄莲的多样性较高。基于微卫星数据的遗传结构分析表明,莲存在明显的3 个地理分化区域,这三个区域的遗传分化显著(FST=0.542),说明莲远距离群体间基因交流有限。基于DNA 序列和微卫星数据的单倍型地理分布关系,我们推测东南亚地区是莲的避难所或冰期残遗区,冰期后群体分别向西和向北扩张。 4. 东亚—北美间断分布的一般特点 (1)东亚—北美东部间断分歧时间范围较长,从始新世中期甚至更早一直持续到1mya 左右;东亚—北美西部间断类群分化时间跨度相对小,集中在中新世时期;东亚—整个北美间断分化时间与东亚—北美东部间断类群一样经历较长时间;草本类群晚于木本类群形成间断分布式样,洲际间断分化时间与类群的起源时间并无相关性。(2)东亚与北美间断分布类群的起源地因类群而异。(3) 东亚与北美间断分布类群扩散方向呈不确定性。(4)东亚与北美间断类群扩散有三条可能的路径,即大西洋陆桥、白令陆桥和南半球跨洋长距离传播。

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本文叙述了两个玉米基因型(小八趟×水白和白17)原生质体培养的植株再生;用基因型(小八趟×水白)为材料研究影响玉米原生质体培养的各种因素,并此基因型的原生质体经超低温保存后获得植株再生;以及用多种基因型玉米幼胚为材料诱导愈伤组织与植株再生。 影响玉米原生质体游离、分裂与植株再生的因素是多方面的。酶液组合0.2% Onozuka RS + 1% Hemicellulase + 0.1% Pectolyase,利用继代8-16天的愈伤组织,所获原生质体的数量与质量最佳。在原生质体植板率方面,结果表明:N6作为基本培养基是理想的;氮源中,NO3-具有明显的促进作用,而NH4+具有明显的抑制作用;有机氮源是不能缺少的,所使用的四种有机氮源中L-脯氨酸效果最明显。2,4-D浓度以1.0 mg/l最佳。原生质体培养后的渗透压浓度降低的时间以培养四星期后为宜。利用三步诱导,成功地获得胚胎发生的植株再生,并且还指出原生质体起始材料的保存年限大大影响原生质体所再生愈伤组织的分化。 采用上述筛选出的最佳游离、培养以及植株再生的方法,成功地培养了基因型(白17)的原生质体,并获得植株再生。原生质体再生细胞培养4-5天后开始一次分裂;培养15天后,植板率为3-4%。一个月后,原生质体所再生的肉眼可见的愈伤组织,分步转至分化培养基。最后,愈伤组织通过胚胎发生获得植株再生,频率约10%。 玉米原生质体,利用5%DMSO与0.55 M葡萄糖作为混合保护剂,经慢速(1 ℃/分钟)降至-40 ℃,停留二小时后直接投入液氮保存。保存3天后,原生质体在40 ℃的温水浴中快速化冻,成活率高达30-40%。成活原生质体培养后生长正常,植板率高达8-10%。培养5-6星期后,再生愈伤组织转至分化培养基;最后获得植株再生,频率为5-10%。 本文最后叙述了玉米七种基因型的幼胚诱导获得愈伤组织,再生植株频率可达70-80%。 上述各方面的研究结果,对玉米的遗传操作和细胞抗寒性研究、生理代谢的研究等都是十分有价值的。

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本文对苦苣苔科的3族8属10种植物进行了比较胚胎学研究,得出该科植物的基本胚胎学特征是: 花药具4个小孢子囊,当花药达到成熟期时,每—侧的两个小孢子囊由于隔壁的消失而连通。药壁由1层表皮,1层药室内壁,12层中层和1层绒毡层组成。花药壁的发育属双子叶类型,表皮细胞宿存,药室内壁在小孢子母细胞分裂成四分体后即开始纤维状加厚,到花药发育至成熟时期,药室内壁径向延长并由内切向壁向外和向上发生带状的加厚,但在同侧的两个小孢子囊的连接处并不发生纤维状加厚,以利于花药的开裂。中层细胞在小孢子母细胞分裂前即受到挤压,到发育后期被挤扁,.在成熟花药壁上只残留—些痕迹。有些种类中层细胞不退化,与药室内壁一样纤维状加厚。绒毡层初时为单核,在小孢子母细胞终变期分裂成双核,而当单核小孢子形成后,绒毡层细胞的两核可融合成单核,随后便解体。绒毡层为分泌型,在四分体分离成小孢子以后向药室内分泌乌氏体。在小孢子母细胞分裂前,细胞周围有大量的胼胝质出现。胞质纷裂为同时型。具四面体型的四分体。散粉时花粉具二细胞。 胚珠倒生,单珠被,薄珠心,珠被内无维管组织。珠心表皮下的—层细胞发育成为孢原细胞并直接起大孢子母细胞的功能,其胞质分裂伴随着减数分裂形成—直列式四分体。四分体珠孔端三个大孢子受挤压退化,合点端的功能大孢子进—步发育,经三次分裂形成蓼型胚囊。成熟胚囊的珠孔端部分圆形,合点端细长,如容量瓶状。胚囊内具—个由两个助细胞和—个卵细胞组成的卵器、两个极核和三个反足细胞。助细胞在花粉管通过珠孔进入胚囊后退化。极核在受精前不久融合,反足细胞形成后不久便退化。珠孔端的珠心细胞在功能大孢子发育后被挤压退化,也有的种类突出珠孔形成珠心喙,而合点端部分珠被最内的—层细胞则进—步发育,细胞质变浓,核体积增大,围绕胚囊的合点端细长部形成珠被绒毡层,此结构由胚囊形成到种子成熟—直存在,其中有丰富的内含物。 珠孔受精。胚乳发育为细胞型,种子成熟时几乎完全被胚吸收。合点端发育出具2核单胞的侵入性吸器,直达表皮。珠孔端吸器具2细胞。两种吸器的形态因种属不同而有很大差异。胚胎发生属柳叶菜型。 比较和分析表明,苦苣苔科的胚胎学特征与玄参科(Scrophujariaccae)、列当科(Orobanchaceae)和爵床科(Acanthaceae)较为相似,反映出这几个科在系统关系上比较接近。苦苣苔科族级分类群之间的胚胎学特征有一定的差异,但族内各属种的胚胎学特征差异较小,发育类型尤其是早期的形成过程非常相似。本文研究涉及的分类群在花药壁层的结构、反足细胞退化和极核融合韵时期、胚形成与胚乳发育的相对时间、吸器的有无及其形态等方面有所不同。 本文同时对苦苣苔科3族23属72种花粉,其中包括长蒴苣苔族(Trib. Didymocarpeae)16属56种、芒毛苣苔族(Trib. Trichosporeae)4属12种及尖舌苣苔族( Trib. Klugieae)3属4种,进行了扫描电镜观察。对族下各属种的形态特征作了详细的描述,每种花粉从极面观、赤道面观及局部放大三个侧面照相记录。以族为基本类群,对其中的各属的花粉形态结合系统学特征进行了讨论。 由此研究得出苦苣苔科植物花粉的基本特征是:所有研究属种的花粉均具三拟孔沟,拟孔极不明显。形状为近扁球形、圆球形、近长球形和长球形,极面观圆形、近圆形、近三角形和三裂圆形,赤道面观为圆形、近圆形、椭圆形和长圆形,不同材料各有差异,但在属内水平上基本—致。各属植物在花粉沟的形态和表面纹饰上有一定的区别。 在长蒴苣苔族中,本文对雇柱苣苔属(Chirita Buch.-Ham.ex D.Don)花粉进行了着重研究。结果表明:唇柱苣苔属在组内各种的花粉形态具有明显的相似性,但在组之间则有较大的差异。对本族其它各属的研究结果则充分表明各属花粉的形态特征有明显差别,可以从花粉形状、大小、沟的构造、沟膜的特点及表面纹饰等方面加以区分 在芒毛苣苔族中,紫花苣苔(Loxostigma griffithii)花粉沟膜表面残留着网状的覆盖层( tectum),这种覆盖层可能代表—种较原始的性状。.在芒毛苣苔属’( Aeschynanthu8)中,花冠的檐部通常呈现不明显二唇形的显苞芒毛苣苔组(Sect.Haplotrichum)和大花芒毛苣苔组(Sect. Diplotrichum)的花粉粒较小,而花冠的檐部明显二属形的黄杨叶芒毛苣苔组(Sect. hlicrotrichium)、小齿芒毛苣苔组(Sect. Xanthanthos)以及全尊芒毛苣苔组(Sect.Aeschynanthus)的花粉粒较大。因此,花冠檐部的结构与花粉粒的大小表现出—定的相关性.在尖舌苣苔族中,异叶苣苔属( Whytokia)和尖舌苣苔属(Rhynchoglossum)的花粉沟较短,后者和十字苣苔属( Stauranthera)的沟膜表面具有密集或稀疏的颗粒状突起。河口异叶苣苔( Whytokia hekouensis)花粉沟的分化不明显,其沟膜上残留着网状的覆盖层可能代表着—种较原始的性状。具聚伞花序的盾座苣苔属( Epithema)和圆果苣苔属( Gyrogyne),其花粉沟界极区及其沟间区呈皱波状(apocolpia and mesocolpia rugulate),代表另一种演化方向。根据本文研究结果,并参考国内外有关报道,分别提出了芒毛苣苔族和尖舌苣苔族的以花粉特征为依据的分属检索表。

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羊草(Leymus chinensis (Trin.) Tzvel. )又称碱草,隶属禾本科,赖草属,因其营养价值高,富含蛋白质,适口性好,抗旱,耐盐碱,耐贫瘠,抗逆性强,适应性广等优点,对我国发展草原畜牧业和退化草地、荒漠化治理方面具有举足轻重的作用。近年来,由于自然环境变劣,荒漠化加剧,以及过度放牧等不利影响,加之羊草本身固有的“三低”问题(即结实率低、出苗率低、产草量低)已对羊草生物多样性维持构成了严重的威胁,严重限制了我国人工草地建设和天然草地的改良和沙化治理的步伐。加强羊草生物学研究,开展羊草种质生物多样性保护,成为当前研究的紧迫课题。经对国内外相关文献的查新发现:国外发表的文献匮乏,国内的报导大多集中在草原生态等宏观领域,在羊草繁殖生物学方面缺乏系统的研究。本文以本课题组从国内外收集的羊草资源为材料,从以下几个方面进行了初步探索: 一、羊草繁殖性状与遗传多样性分子标记指标的相关分析。利用分子标记与形态标记对随机抽取的17份羊草种质进行了种质评估的比较研究。结果表明:两种方法均在17份供试材料中鉴别出9份羊草种质,说明分子标记方法用于羊草种质资源鉴定是可行的,并具有快速、准确、不受环境条件限制等优点。在40个10 Mer的随机引物当中筛选出21个有效引物,以之对9份羊草材料进行RAPD 分析,共扩增出115条带,其中95条带表现出多态性,多态比率82.61%,并筛选出S1213-900,S1213-1700,S1215-5500, S1396-1370,S1384-900,S1202-5180,S1220-2200,S1381-1580,S1211-1300,S1211-800为羊草种质所具有的10个特异性标记,据此可将羊草种质与披肩草、赖草加以区分。同时在羊草种内亦发现13条可区分供试羊草种质的特有标记。形态标记与分子标记相关性分析结果显示:羊草种质的小穗数,种子千粒重,叶色,有性繁殖量和结实率5个形态学指标与遗传多样性指标---特有带百分率及遗传距离之间,存在一定相关性。同时对羊草种质资源在收集和评价过程中存在的问题进行了探讨。 二、羊草不同基因型无性繁殖特性比较研究。以本课题组从吉林、内蒙古等省份收集的10个基因型羊草为供试材料,在相同的生态因子作用下,以吉生1号羊草为对照,对10个基因型羊草的叶数增量、芽数增量、芽高度、芽间距、芽重量、根量六个无性系形态性状指标进行测评。结果表明:基因型的差异也是影响羊草无性系生长发育的重要影响因子。因此,在今后的羊草无性繁殖生物学研究中,应综合考虑环境因子和基因型因子对羊草无性繁殖生长发育的影响。在所测评的10个基因型中,各基因型的形态性状指标差异很大,栽3基因型较其他基因型优于对照吉生1号,此结论可为今后培育羊草新种提供重要资料。 三、羊草幼穗离体培养方法的建立。其方法是取羊草幼穗为外植体,经0.1%升汞溶液表面消毒后,接种到含2mg/L的2,4-D的MS培养基上,置于恒温25℃条件下诱导愈伤组织。在加有1mg/L2,4-D的MS培养基上继代2次后,转移到含1mg/L KT和0.5mg/LNAA的MS培养基上分化培养得到再生芽。在除去激素后的基本培养基上获得了生根的试管苗。试管苗移栽到温室后生长正常。羊草试管苗的分化因基因型和外源激素条件的不同而异。 四、羊草有性生殖特性的研究。在自然条件下进行了羊草自交、异交结实性实验,采用FDA染色法检测羊草小孢子活性,并观测羊草雌蕊、雄蕊发育的时空特点。结果表明:在大田中羊草异交结实率远大于其自交结实率;成熟花药中有活性的花粉达到92.2%以上;同时,在发育时间顺序和空间结构上,羊草的雌蕊、雄蕊并不妨碍自体授粉。因此,初步结论认为羊草具自交不和性。

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玉米的单倍体育种,是利用花药培养或孤雌生殖产生单倍体后,进行人工或自然加倍,迅速获得稳定的新品种的育种方法。单倍体育种可以缩短育种时间,单倍体培养体系如果作为转基因的受体,可保证外源基因在后代中稳定遗传,而不发生分离。因此,玉米单倍体育种无论在实践中还是在理论研究方面都具有重大的意义。 本文针对玉米花药培养中长期以来未能解决的诱导频率低、基因型之间差异大、小苗移栽不容易成活等问题,重点探讨了各种因素对玉米花药培养的影响。结果表明:不同基因型之间的诱导频率差异明显,杂交种的诱导频率比纯系高,并选择出诱导频率高达20%的材料“中0198”;接种时花药中的花粉处于单核中期时,其诱导频率最高;采用液体培养基比采用固体培养基诱导频率提高一倍;培养基中加入0.5%的活性炭,可使诱导频率由5.25%提高到9.35%;15%的蔗糖浓度对玉米的花药培养是最适宜的,培养2周后,将培养基的蔗糖浓度从15%调整为10%,将明显提高诱导频率;培养基中高浓度的KT和低浓度的BA有利于诱导体细胞胚的发生,而低浓度的KT和高浓度的BA有利于诱导芽的发生;接种前将花药在4℃条件下进行低温预处理,可将诱导频率从3.13%提高到11.71%;培养基中添加2 mg/l的多效唑,可有效地促进小苗的生根;再生植株于冬季拿到海南种植,可明显提高移栽的成活率。 在玉米孤雌生殖的实验中,将未受粉的玉米雌穗接种在成份为N6 + 2,4-D 1mg/L + NAA 1mg/L + BA 1mg/L + CH 200mg/L + colchicine 2 mg/L + sucrose 5% + agar 0.7% 的培养基上。第一轮实验共接种了三个材料的26个雌穗(约3900个未受精的子房)。每种材料均有单性结实,诱导频率由高到低分别3.06%,2.29%,1.90%。直接获得了5株再生植株,通过染色体检查,发现其中3株为单倍体(n=10),另外2株为二倍体。移栽到土壤中后,有4株成活,其中一株二倍体植株能够正常开花、结实。得到的种子播种于实验田中,表现整齐一致,有纯系的特征,而且出现了2株白化苗。通过石蜡切片初步观察了孤雌生殖的胚胎发生过程,发现胚胎发生是从胚囊里的单倍体细胞起源的。第二、三轮实验又接种了10个基因型的玉米材料,证实了上述结果。 外源基因转导是利用生物技术进行玉米育种的一个有效途径。本文首次尝试了用离体子房注射法对玉米进行基因转化。首先构建了含有开花促进因子基因FPF1及植物选择标记抗除草剂基因pat的植物表达载体pFBR,采用离体注射培养法,取授粉24小时后的玉米雌穗,剥去苞叶,在超净工作台进行微量注射,然后切成小块接种在培养基上,在光照培养箱内培养,3-4周可直接获得种子或小植株。种子萌发后进行植株抗性筛选和分子检测,共注射了3个品种的47个雌穗(约16450个子房)得到再生植株109株,其中经PPT筛选有抗性的植株为23株,占再生植株的21.1%。经PCR检测,13株植株有阳性反应。但Southern杂交检测有杂带出现。出现杂带的原因、RNA水平的分子检测、转基因后代T1代的分子检测和早开花农艺性状的观察,由于时间关系没有完成,还需要进一步的实验。实验初步证明了离体子房注射法对玉米进行基因转化的可行性,而且与田间注射法相比,此方法具有省力省时,容易控制污染,转化效率提高的优点, 克服了玉米培养再生植株受基因型限制的困境, 将为玉米分子育种的基因工程提供更易行的手段。 同时,也为子房较大的其它植物的基因转化提供了方法。

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低温贮藏是延缓园艺产品采后成熟、抑制病原菌生长和保持品质的常规方法。然而,许多园艺产品对低温(一般低于10 ºC~12 ºC)相当敏感,如果贮藏温度过低,就易产生冷害,降低其商业价值。所以研究采后园艺产品的冷害机制及如何提高其抗冷性是具有潜在经济价值的科学问题。水杨酸甲酯和茉莉酸甲酯是植物产生的信号物质,有研究表明这两种物质能够缓解低温贮藏下果实的冷害程度或提高果实的抗冷性,但是相关的作用机理并不清晰。本论文以芒果、桃和黄瓜为材料,研究水杨酸甲酯或茉莉酸甲酯处理的果实在冷害或非冷害贮藏条件下的抗氧化代谢、酚类物质代谢、细胞膜完整性以及细胞壁成分和结构等方面的变化,进一步证实了水杨酸甲酯和茉莉酸甲酯能够缓解果实的冷害,同时还探讨了提高抗冷性的机制。   本论文采用扫描电子显微镜研究果实表皮蜡层的变化,用光学显微镜、透射电子显微镜和傅里叶变换红外光谱仪研究果实细胞壁结构和成分的变化,用原子吸收分光光度计测定细胞壁钙离子的变化,用电导率仪检测果实细胞的完整性。同时测定了果实酚类物质含量、多酚氧化酶(EC 1.10.3.1)活性、过氧化物酶(EC 1.11.1.7)活性,并分析了果实硬度、糖和酸含量等品质指标。试验结果表明:适宜浓度的水杨酸甲酯和茉莉酸甲酯均能缓解果实的冷害症状,提高果实的抗冷性。其中,水杨酸甲酯处理能够改变果实表皮蜡层结构;降低表皮脂类物质和细胞壁酚类物质积累;抑制细胞壁纤维物质的降解,调节果胶物质的溶解,保护细胞壁结构。茉莉酸甲酯处理可以保护细胞膜的完整性;调节果实的酚类物质代谢,缓解果实的酶促褐变;抑制细胞壁果胶物质和纤维物质的降解,维持细胞壁结构和果实的硬度,有利于提高果实的抗冷性和缓解果实冷害。   虽然不同的果实表现的冷害症状不完全相同,但是低温胁迫对植物组织结构(膜系统和细胞壁结构)的破坏是造成果实冷害的根本原因。提高果实抗冷性的各种调节机制归根结底是通过保护细胞正常结构而发挥作用的。水杨酸甲酯与茉莉酸甲酯处理保护了果实的组织结构,缓解了低温胁迫对果实的伤害,提高了果实的抗冷性。然而,果实自身物质成分的差异是造成冷害症状表现不同的主要原因。   

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青蒿素是从中药青蒿,学名黄花蒿(Artemisia annua L.)植物地上部分分离出的抗疟疾有效单体,为一种倍半萜内酯类化合物,其生物合成途径属于植物类异戊二烯代谢途径。青蒿素生物合成途径及其调控机制仍不完全清楚,本论文采用GC-MS 和GC×GC-TOFMS 方法对青蒿萜类代谢物谱进行检测,用多维统计学方法对检测结果进行整理和比较分析,研究青蒿素生物合成及其与青蒿中其他萜类代谢的关系,取得了以下结果: 一、通过GC×GC-TOFMS 方法对青蒿挥发油成分进行分析,共鉴定出303 种组分。其中挥发油中相对百分含量大于1%的10 种组分中有9 种为萜类化合物,含量接近总挥发油的50%。在相对百分含量大于0.1%的49 种成分中,有30 种萜类化合物。有27 种相对百分含量大于0.1%的成分首次在青蒿挥发油中报道,其中包括10 种萜类化合物。 二、利用GC-MS 方法分析了青蒿001 和SP18 两个青蒿素高产株系不同生长时期萜类代谢物谱,结果表明:青蒿中萜类化合物在不同时期合成和积累是动态变化的,萜类化合物的种类和数量在营养生长期随生长时间的延长而提高,在营养生长后期和现蕾前期达到最高水平,进入生殖生长后随生长时间的延长而迅速降低。通过多维统计PLS-DA(Partial Leasted Square Discriminant Analysis) 分析,确定001 中有17 个化合物的含量在不同生长时期有明显变化,其中15 个为萜类化合物。SP18 中有18 个化合物的含量在不同生长时期有明显变化,其中16 个为萜类化合物。青蒿素,青蒿酸,二氢青蒿酸,青蒿素B 都是含量变化明显的标记物。其中青蒿酸和二氢青蒿酸含量在营养生长后期达到最高水平,进入生殖生长后迅速下降,而青蒿素和青蒿素B 在整个检测时期含量变化相对较小,在营养生长时期含量已经较高,在现蕾前期含量稍有上升,进入现蕾期后有所下降,本研究确定现蕾前期为代谢物谱分析最佳取样时期,并为药材采收提供指导。 三、不同基因型青蒿代谢物谱研究表明,青蒿素高产株系SP18 和001 代谢物表现出一定的差异,通过多维统计PLS-DA 分析,共找出了22 种在两种基因型中差异明显的化合物,其中包括倍半萜化合物12 种,单萜化合物3 种,三萜化合物4 种。SP18 特征化合物为樟脑和两个未鉴定倍半萜化合物,而001 特征化合物是龙脑和β-法呢烯。另外两种基因型中青蒿素及相关前体化合物的积累模式差异明显,SP18 中二氢青蒿酸和青蒿素含量高,而青蒿酸和青蒿素B 含量极低;001 中二氢青蒿酸和青蒿素含量相对SP18 要低,但青蒿素B 和青蒿酸含量比SP18 要高。该结果表明在青蒿素高产株系中,青蒿素含量与二氢青蒿酸的含量呈正相关,结合Brown 等的活体标记研究结果分析,从二氢青蒿酸到青蒿素的转化可能是青蒿素合成的限速步骤。 四、利用GC×GC-TOFMS 方法对转基因青蒿萜类代谢物谱进行了分析,共对200 个左右化合物峰进行PLS-DA 和OSC-PLS (Orthogonal Signal Correction–Partial leasted Square)多维统计分析,结果表明:青蒿萜类代谢物谱在外源基因转入后发生显著变化,与对照株系相比均呈现显著差异。其中过量表达Amorpha-4,11-diene 合酶基因(ads)株系中青蒿素及相关化合物变化最明显,而过量表达FPP 合酶基因(fps)株系中青蒿素及相关化合物变化相对较小,在受到调控而成为差异标记物的化合物中,70%是倍半萜类化合物。 五、考察了外源茉莉酸甲酯对青蒿素生物合成的影响,结果表明:300 μM 外源茉莉酸甲酯能提高青蒿素含量,在处理后第8 天青蒿素含量提高38%。青蒿萜类代谢物谱研究表明,茉莉酸甲酯不仅可以诱导青蒿中青蒿素的合成,还能诱导很多化合物,特别是倍半萜和三萜类的合成。OSC-PLS 分析结果找出了9 个处理后含量明显提高的标记物,其中6 个倍半萜化合物,3 个三萜化合物。标记物鲨烯含量提高了67%,另一个未鉴定出结构的倍半萜提高了60%,这些化合物可能与青蒿素有着类似的调控机制,而外源喷洒茉莉酸甲酯可以作为提高青蒿素产量的有效途径之一。

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内蒙古锡盟白音锡勒地区位于N43°26—44°08'、E116°04'—117°05',属半干旱栗钙土草原区。区内有一东西绵亘40余公里宽10余公里的固定沙地。作者从沙地西段到沙地东段进行了植被调查。作样地60个,测定了各种立地条件下的土壤含水量。对沙地植被的区系组成、群落类型、分布规律和动态演替等方面做了具体分析: 1。沙地植被的植物种类组成丰富,计有162种,分属于37科108属。区系地理成分复杂,有13个类型。其中以达乌里—蒙古成分占优势,达26.9%。还包括一些华北种和东亚种如白扦云杉、虎榛子、山荆子和山杨等。生活型谱包括高位芽植物(12.7%)、地上芽植物(3.6%)、地面芽植物(58.8%)、地下芽植物(7.8%)和一年生植物(17.8%)等5种类型,其中高位芽植物是沙地植物群落中构成建群层片或优势层片。水分生态型包括旱地特有的,并在沙地植物群落中构成建群层片或优势层片。水分生态型包括旱生植物(40.8%)、中生植物(29.9%)、中旱生植物(19.1%)和旱生植物(10.2%)。 2。沙地植被呈疏林灌丛草原或森林灌丛草原相间分布的景观,沙地植被可分为5个植被型、17个群系。其中沙地羊草原和达乌里羊茅草原是地带性草原植被的沙生变体;而白扦云杉林、山杨林、白桦林、榆树疏林、爬地柏灌丛、山荆子灌丛、虎榛子灌丛、稠李十栒子木灌丛、西伯利亚杏灌丛、耧斗叶绣线菊灌丛、内蒙古沙蒿群落和林缘杂类草草甸等,则是超地带性或隐域性植被类型。 3。沙地植物群落多是复合分布景观。从沙地西段到东段随海拔高度升高构成一个生态系列。植被排序的结果表明沙地基质稳定性梯度和沙地环境水分梯度是控制沙地植物群落空间分布格局的二个主要环境因素。 4。描述了沙地原生植被演替的各个阶段。沙地植被演替阶段与沙地固定过程相一致,群落稳定性与沙地地貌稳定性相关。并且由于地形分异引起立地水热条件组合变化、植被演替系列分化为阴坡系列和阳坡系列。前者向森林化方向发展,后者向草原化方向发展。 5。就沙地植被资源的利用、保护和改造等问题提出了一些建议。

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避暑山庄是现存我国最大的皇家园林。由于种种原因,避暑山庄植被从建庄至今,发生了很大的变化,原始植被破坏殆尽,仅留下少数古树,现状植被多为五十年代大搞绿化时所植,植物配冤出现了与这一历史名园不相协调的矛盾;近几十年来旅游及城市的发展对避暑山庄植被有一定的冲击,要求有相应的对策。 我有从生态学的观点出发,首先对避暑山庄的历史及现状植被进行了研究,然后研究了旅游与城市化对避暑山庄植被的影响,最后,对避暑山庄不同游览区的生境优劣(土壤肥力及小气侯因子)及环境污染(S、Pb)的现状进行了观测与分析。根据上述研究,我们进进了避暑山庄植被生态规划。结果如下: 1、避暑山庄盛期的主要植被是以油松、栎类为主的针(阔)叶林或混交林,尚有以白榆、国槐、旱柳、元宝械等组成的混合林等10个植物群落。 2、避暑山庄现状植被可划分为14个植物群落,以油松群落面积最大。 3、旅游及城市化对避暑山庄植被的影响,主要表现在对土壤的影响及对植被的直接影响,主要方式有机械破坏及造成的环境污染的危害等,这些影响与避暑山庄古松死亡(26.5棵/年)有很大关系。 4、山庄各游览区环境污染的大小顺序是:宫殿区>湖洲区>平原区>山峦区。其中避暑山庄S污染严重是北京北京植物园的2.1倍。 5、避暑山庄各游览区生境优劣:山峦区优予胡洲区,湖洲区优于平原区,平原区优于宫殿区;在山峦区,沟谷优于阴坡,阴坡优于阳坡。 6、避暑山庄湖水出现了富营养化污染,总N及总P含量超过国家标准3倍多。 7、基于上述分析,提出了以旅游为主的避暑山庄植被生态规划原则,根据这一原则,规划出11个植物群落。 8、共编绘了1:10000的避署山庄历史、现状及规划植被图3幅。

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本文对北京怀柔汤河口、北京云蒙山、西山以及河北省石家庄地区元氏县的荆条灌丛的群落学特征及其生物量进行了较为详细的研究,并着重研究了汤河口、云蒙山、西山三个亲地的荆条群落的地球化学特征和元素循环特征,对西山的荆条群落中荆条叶片枯落物的分解过程进行了详细的比较研究,最后,对汤河口和西山的两个荆条灌丛的相对稳定性进行了探讨,并和昭田真的演替度进行了比较,期望对荆条灌丛的现况有个较全面和深入的了解,为合理的改造利用广阔的华北落叶灌丛提供理论依据。 本研究设置了四个样地。样地1在北京市怀柔县汤河口乡,样地2在汤河口以南40公里的云蒙山林场,下设两个小样地2a和2b,分别经过8年和3年的封山保护。样地3在北京海淀区的西山上,样地4位于河北省元氏县。四个样地的地理位置,地形、立地条件及所受的人为干扰的程度各不相同。DCA分析对样地的排序图中从左到右样地的顺序为样地2b,2a,样地3,样地1,样地4。 6个样地的荆条滋丛中计有高等植物49种,分属24科47属。其中样地1 8科14种,样地2a 15科24种,样地2b 13科18种,样地3 9科14种,样地4a 1118种,样地4b 7科11种。以禾本科植物最多(8种),菊科植物6种次之,蔷薇科植物4种,居第三。6个样地中常见植物种(存在度60%以上)有11个,较1965年调查时的常见种数(16种)显著减少。 生活型谱分析表明样地1和2a的生活型谱介于热带和温带类型之间。样地2b的生活型谱是较典型的温带类型,样地3则较偏向荒漠类型;样地4a和4b的生活型谱则较偏向热带和荒漠的类型。 植物区系分析表明,样地2b带有最明显的中生性,而样地4a因含有最多的热带和亚热带分布种而最为干燥。样地依干燥度增加的顺序为2b,2a3,1,4b,4a。这个顺序恰好和DCA对样地的排序结果完全吻合,同时,它还是温度升高的梯度。 荆条灌丛中荆条地上部生物量,以样地2a和2b为最高,分别为3571,9和3285.8公斤/公顷,其次为样地3,达2445.7公斤/公顷,余下的顺序为样地1,样地4a和4b。这个顺序和DCA与样地的排序结果一致,即荆条地上部生物量随着样地干燥程度的增加和温度的增加而减少。相关分析表明,热量(年日照时数)是控制荆条生长的最主要因素,且荆条的生长受土壤中砾石的很大的制约。 荆条灌丛中荆条之外的其它植物种类,作为一个组分,其地上部生物量除样地1外,和荆条地上部生物量的大小顺序一致,这些植物地上部生物量随人为干扰程度的增强而极显著的减少,且随海拔高度的增加而极显著的增加,说明这些植物较适于生长在海拔较高的地区,且它们随人为干扰的能力很弱。 荆条灌丛群落地上部总生物量,作为上述两个组分的综合,较多的受灌丛中其它植物地上部生物量的影响,而且与海拔高度呈现显著的相关性。群落地上部总生物量与年蒸发量、无霜期、人为干扰程度均表现极显著的负相关,与≥10'C的年积温也显著的负相关。这些特点,都表明荆条灌丛一个总趋势,即较低的温低更适合该群落的生长。 荆条地下部生物量在样地l达9641.8公斤,公顷顾(1986) 和l0996.6公斤/公顷(1987),其中各有51.1%和28.90%是根球的生物量,在样地3则1988年为2306.1公斤/公顷,l989年增至5442.2公斤/公顷,两个样地中,地下部生物量为枝条生物量的6.29和5.44倍(样地1),以及2.10和1.23倍《样地3),根枝比的分析表明样地1年龄大于样地3,且样地1比样地3.干燥,荆条的根枝比大于其它灌术种类的根枝比,这是荆条对砍伐的适应.就象灌丛栎(根枝比6.23)对火灾的适应一样。 样地1荆条灌丛的总生物量,1986年为13.44吨/公顷,87年为l6.4吨/公顷,增加了22.2%,群落年净第一性生产量为3.96吨/公顷•年。在群落总生物量中,荆条的生物量占绝大部分,分别达90.4%和86.3%,而在群落年净第一性生产量中,荆条的贡献达3.00吨/公顷•年,占75.8%。 样地3的总生物量88年为9.90砘/公顷.89年猛增至21.17砘/公顷,增加了113.9%,群落年净第一性生产量为12.62砘/公顷•年,是样地1的3.19倍。群落总生物量中,荆条所占的比例在1988年为48.0%,89年增大为58.5%,和样地1的变化趋势相反,表明两个样地的荆条灌丛处于不同的发育阶段。在群落的年净第一性生产量中,荆条的贡献和样地1相似,达71.1%。 和不同类型的灌丛地上部生物量比较的结果表明荆条灌丛小于同地区的落叶灌丛(绒毛绣线菊、荆条、蚂蚱腿子灌丛),更小于同地区的乔木树种的萌生灌丛如辽东栎萌生丛.以及其他地区的矮针叶树栎灌丛,群落总生物量的比较结果也表明荆条灌丛的生物量还有很大的发展潜力。 荆条灌丛地上部生产量已经超过一些成熟乔木种类的林地的生产量,且荆条灌丛中生长最快的群落(样地3)的地上部生产量已接近一些乔木种类的幼龄林地的生产量说明荆条灌丛有较高的生长速度。 生物量累积比作为植物或群落衰老程度的指标,说明荆条灌丛较之其它原生灌丛还是较”年轻”的,样地1的生物量累积比较大,是该群落遭受频繁砍伐的反映。 由荆条灌丛立地的潜在生产量的分析可知样地1的荆条灌丛离其”成熟类型”的生产量还差距很大,而样地3的生产量正接近其”成熟类型”。结合前面的分析,可以推测在人类活动频繁和强度的干扰下,样地l的荆条灌丛没有继续向其成熟类型发育,而在中途衰退了。 西山荆条灌丛中,在代谢活动较旺盛的部位,N和K的含量较高,Hg,P和Zn也表现相似的倾向,A1和Fe则表现了相反的趋势,即代谢活动较强的部位,含量较低。Mn,Ca和Ha则是介于中问的一种类型。比较各组分中元素的含量值,Mg是较均匀的类型,其余元素在不同组分间含量的差异都较悬殊。西山荆条灌丛中,Mn,Mn, Mg,Ca,AI五个元素都以土壤中的含量为最高,N的含量则以上壤为最低,而植物组分中 K的含量一直保持较高的水平。 多数元素在荆条根球中的含量最低,包括Fe,Hn,Zn,(Ca,P和AI。随着年龄的增大,各组分中K的含量有增加的趋势(其增加量大于其它元素的增加量),在西山荆条灌从中,植物组分以及及土壤里各元素除p外,其含量均与两个以上元素的含量呈显著相关性(图11).而P的含量只与N的含量具极显著相关性,,在植物组分中,灰分含量与Fe,Mn,Ca,P,AI的含量均具极显著的相关性。荆条内部各组分的元寨岔登之间全部晕缀显著相关,而绝大部分植物组分中元素含量与土壤中相应元素的含量值无相关性。 植物组分中,其它植物地上部,其它植物地下部和羽叶是元素积累量最大的三个组分。荆枝中的Ca和Ha,荆根球和荆根中的Zn和Mg以及荆根中的Al,它们的含量与其积累量之间具有较明显的补偿现象,即它们的积累量并不随生物量的增减而发生显著的变化。 西山荆条灌丛中荆条和其它植物对10种元素的吸收总量基本相等。在荆条的总吸收量中,K,N,Ca的吸收量占88.5%,其余7种元素的吸收量只占11.5%。在其它植物中,则以Ca,N和Al的吸收量占多数,达73.9%。在荆条和其它植物中,K和Al的吸收可能存在着拮抗关系。 西山荆条灌丛中荆条对K的吸收量最大,但对Mn的利用系数最大。10种元素中最大和最小吸收量之间在荆条中相差339倍(K和Zn之间),但荆条对各元素的利用系数却相差不多,平均为0.775±0.09。其它植物对10种元素的利用系数较荆条稍高,平均为0.826±0.07,整个西山荆条灌丛群落对元素的利用系数以Mn为最高,Na为最低。 若以土壤中元素的垒量的贮量计算,荆条对N的吸收系数最大,Al最小。若以土壤中元素的有效含量(可溶性或可代换性量)汁,则荆条的吸收系数以Al最大,Ca最小 (表21)。土壤元素(全量)的周转时间,Al最长,达2603.2年,多数元素在450-600年 之间,只有N,P,K三个元素的周转时间最短,分别只有35.4,151.9,和109.l年。 西山荆条灌丛中荆条以凋落物形式归还土壤的元素量在其吸收量中所占的比例(归 还率),Zn (26.5%),Mg (36.1%),Ca (36.1%),P(21.3%)和N(25.0%)属较高的类型, Al (13.5%),Na(14.6%)和K(13.1%)居中,Mn (8.5%)和Fe(8.0%)最低。灌丛群落中 元素的归还率除Mn最小(12.1%)外,其余在21.3%-37.9%之间。 西山荆条灌丛中,荆条和其它植物所吸收的元素量在群落总吸收量中所占的比例, 各元素之间显著不同,均匀的类型有N,Zn,Mg和Na,即荆条和其它植物的吸收量相当。 K是唯一以荆条的吸收量占优势的元素,荆条吸收的K占群落总吸收量的80.7%。其余 元素,Mn,P,Al,Fe和Ca均是其它植物的吸收量显著大于荆条的吸收量(表22,图45)。 荆条所吸收的无素量,在其内部各组分中的分配(存留)格局,普遍规律是将绝大 部分用于其叶片的生长(或存留于叶片)中.Mn是唯一例外的元素,荆条将其吸收量的 最大部分存留于其枝条中。其余9个元素.荆条对其叶片存留后剩下的那部分元素量的 分配方式可以区分出三种类型:将剩余部分中的多数存留于其枝条的元素有AI,Fe,Zn, Mg;将剩余部分中的多数存留于其地下部的元素有P,Na, 和Ca;而K和N则属于中间 的类型,即用于叶片后的剩余的K和N在荆枝和荆条地下部(根球和艉)中较均匀的分配 (表22,图46). 西山荆条灌丛中元素循环的强度和速度都显著大于汤河口荆条灌丛,两个样地的元 素循环特征的最显著差异是汤河口荆条灌丛中荆条将其吸收的元素量中的最大部分存留 于其地下部,和西山样地完全相反,这可能是两个样地荆条灌丛元素循环特征的最本质 的区别。其原因,可能是汤河口样地中荆条对其地上部遭受频繁砍伐的一种适应方式, 也可能是汤河口荆条滋丛衰老的反映。 西山灌丛中荆条落叶分解过程中其失重率曲线呈双S形,其失重率最大增长速度出现在第166-299天之间。经过539天的分解作用,荆条枯落叶损失了其于重的53.3%,其中分解期(千重损失50%所用时间)为514.1天。 与干重失重率相对应,荆条枯落叶的平均腐解率的最高值出现在299和364天,而区 间腐解率的最大值则出现在第66—227天和第227 - 299天之间,比平均腐解率的最高值 出现的早,这与其总失重率曲线是非常吻合的,因为第166 - 227天及第227 - 299天之间 的高腐解率导致了其后高失重率的出现。 平均腐解率与平均气温之间具显著相关性(P<0.0S),而与平均降水量只在90%置信区间内有相关性,区间腐解率也只在90%置信区内与平均气温有相关性。 以平均腐解率计算,荆条枯落叶干重的95%被分解所需的时间为6.37年,比同一地区的侧柏、元宝槭、黄栌、山杏、刺槐,油讼和栓皮栎短,说明荆条叶片枯落物的分解速率是较快的。 荆条枯落叶分解过程中的失重主要由于有机物被分解引起的,且有机C,可溶性糖 和粗纤维的分解决定了失重率变化的总趋势。 各有机物含量程分解过程中的变化各不相同。就浓度而言,以可溶性糖的浓度降低 速度最快,丹宁的浓度也显著的下降,粗脂肪和有机C浓度属于平缓下降的类型,而木 质素和粗纤维属另一极端的类型,其浓度持续升高。各有机物在枯落叶中的总量以不同 的速率减少。经过539天的分解作用,各有机物的损失率大小的顺序为可溶性糖(97.90%)>丹宁(95. 92%)>粗脂肪(70.83%)>有机C(61.59%)>粗纤维(37.36%)>木质素( 31,97%)。此外,不同的有机物的含量以不同的规律变化,其中可溶性糖和木质素在第105天内即被大量的分解而损失(分别损失63.66%和19.67%)。丹宁和有机C的损失率的变化是较际准的S形曲线,粗纤维的损失率变化曲线为右抛物线的上半部,而粗脂肪类似S形曲线,但最不规则. 荆条枯落叶分解过程中矿质元素浓度和含董的变化很不规则。灰分含量作为大部分矿质元素含量的总和,其浓度在分解过程中稳定升高,而其总量则持续下降,所研究的10种矿质元素的浓度和总量的变化很不一致,在浓度变化方面,K是星下降趋势的唯一元素,其余元素(包括N,Ca,Na,Mg,P,Fe,Zn,Mn和Al)的浓度均随分解过程呈升高的趋势。从元素的总量方面可以区别出两种类型:即N,Ca,Na,K,P5个元素属于减少的类型,而Fe,Mn,Zn,Mg和Al的总量则有所增加。 西山和汤河口两个样地的荆条灌丛都是渐近稳定的,且离其稳定态尚有一定距离,相对稳定性指数没有显示两个样地的稳定性具有显著的差异。 西山荆条灌丛的演替度大于汤河口灌丛,这和它们所受的人为干扰的强度的差异有紧密联系。

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毛乌素沙地处于鄂尔多斯生态过渡带,在生态学研究上具有重要的理论与实践意义。在这样一个典型的半干旱区,水分是影响生态系统功能的最主要的限制因子,在沙基质土壤条件下,灌木得到充分发育,而乔木及草本植物则处于相对次要的地位。由于自然植被的初级生产力主要由灌木形成,故对于灌木在生态系统中的功能的系统研究是十分重要的,但目前又未得到应有重视。在荒漠化防治当中,这一点显得尤其急迫。此外,为了较好地预测该地区生态系统对全球气候变化的响应模式,急需要建立对主要乡土灌木功能型的划分方案。本研究运用植物生理生态学的方法,从植物的结构与功能的统一性出发,探讨了上述若干问题。主要结果与结论如下: 1.讨论了气候及土壤基质作为基本的环境背景,对沙生灌木生态功能的塑造作用,尤其探讨了若干土壤物理特性与植物水分利用的关系问题。 2.光学显微解剖及电子显微镜的观察表明,在自东南至西北横贯毛乌素沙地的水分梯度上生长的灌木当中,存在鲜明的叶片结构与功能特征与水分胁迫程度之间的对应性,在自东南向西北随干旱胁迫强度的增加,灌木的旱生结构也明显增加,甚至于在鄂尔多斯西部可以见到不少超旱生植物。同时,对灌木水分关系的研究支持了以解剖学观察为基础的认识,即:不同的景观条件下,也存在灌木的抗旱性与其生长的土壤的水分可利用性之间的对应性。这显示了水分因素在灌木的生态功能发挥中所起的主导作用。 3.通过分析沙丘的水分平衡,得到如下认识:(1)沙地条件的蒸发散主要来自植物的蒸腾作用,而土壤蒸发只占10%稍多:(2)沙地凝结水对灌木的水分需求而言微乎其微:(3)对多数沙生灌木而言,适宜的种植密度应为30-40%,即相当于半固定沙丘的覆盖度。 4.在上述三点的基础上,探讨了在不同类型的干旱(气候干旱、基质干旱及生理干旱)影响下,灌木在种类组成及干旱适应对策方面的多样性,将毛乌素沙地的灌木概括为两个功能类型:(1)干旱忍耐者;(2)竞争消费者。上述将极其多样的灌木物种在水分生态功能的相似性这个层面上概括成较少的类别的偿试,可望促使该地区的灌木生态学基础研究走向深入。 5.本研究对个别灌木的生态特性的新认识: ● 关于沙地柏(Sabina vulgaris):(1)现已知道其蒸腾速率极低,本研究进一步认识到,低的蒸腾速率主要来自于气孔在叶表面上局限性分布:(2)该灌木虽十分抗旱,但过大的密度常引起叶片水分亏缺,在其根系不能利用地下潜水时.叶片水分亏缺更严重。 ● 关于油蒿(Artermisia.ordosica)及籽蒿(Asphaerocephala):现已广泛地观察到,这两种灌木在沙丘演替不同阶段呈不同的优势分布:籽蒿主要生长于流动性沙丘(这里水分条件往往很好),但随沙丘逐渐被固定,就会被油蒿取代。本研究从叶片结构与功能两方面解释了上述现象,主要依据是(l)籽蒿比油蒿往往有更大的蒸腾速率:(2)籽蒿叶片近轴面1/3以下处有极为密集的气孔分布,而在油蒿却未发现;(3)籽蒿具有极其高的零膨压时的渗透势值(ψлp)。 ● 关于蒙古岩黄芪(Hedysarum mongolicum):该灌木具有独特的 干旱适应方式(如,幼茎 可行光合作用,及叶片富含粘液细胞),但本研究提示,该灌木的抗旱性是较弱的(相比与其它同生境下的灌木而言)。主要依据是:(1)很高的零膨压时的渗透势值;(2)海绵与栅栏组织均有较充分的发育。 ● 关于沙柳(Salix psammophila):在沙基质中有广泛的适应性, 但其适应主要体现在形态上(根茎比)的可塑性,而在生理(尤其是蒸腾作用)方面的调整则不十分显著。生长于丘顶的沙柳具有极其发达的根系,这可减缓土壤水分不足对植物的不利影响;生长于丘间低地的沙柳具有好的水分供给,但在特定的微生境下,其叶片温度比生长лллл于丘顶的沙柳叶片高,尤其是在强的光照条件下,其叶片温度会大幅度升高。这有可能对植物形成不利的影响。

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本文对松嫩平原羊草地的群落结构及空间格局进行了分析,主要内容包含以下三个方面: 1、本文第一部分是对碱化草地植物群落分布的空间、环境因子分离。决定碱化草地植物物种在空间分布的因素可以大致分解成4个部分:(1)通过物种的生态位起作用的环境因子;(2)决定物种、群落间竞争激烈程度的空间距离因子;(3)环境和空间因子的交叉或耦合作用;(4)其它未知因子(如生物和随机因子)。本研究在1996年野外实地采样的基础上,运用DCA消势对应分析(Detrended Correspondence Analysis)对群落主要变化趋势及其与土壤环境因子之间的关系进行了分析。运用DCCA消势典范对应分析(Detrended Canonical Correspondence Analysis)对影响松嫩平原碱化草地群落结构季节动态的空间和环境因素进行了定量的分解。结果表明: 在影响群落分布的各因子中,环境因子独立约占40%,而环境一空间耦合因子占35%,空间因子独立约占3%,其它因子约占20%。在诸多因子中,土壤的盐渍化程度在整个生长季起着决定性作用,但土壤水分和氮素的作用因季节而变化。在干旱季节,植物生长的主要制约因子表现为土壤碱化度和土壤水份,而土壤氮素的作用处于次要地位。但在降雨较多、土壤湿润度较大的季节,土壤氮素的影响明显增强,成为仅次于土经度的决定性因素。 2、第二部分对东北松嫩平原碱化草地植物群落空间格局的分形性质进行了分析,分别用边长-面积指数和Korcak指数估计了斑块边界复杂性和斑块面积分布的分形维数。结果表明: 随放牧强度增加,占优势的羊草斑块的相对斑块化加剧,而斑块的边界在中度放牧时最不规则: 在水淹地,占优势的羊草斑块和次优势的碱茅斑块、獐茅斑块的斑块边界复杂性和斑块化程度比未水淹地都低,说明水降低了群落复合体内的异质性: 水淹地优势植物斑块的边长-面积指数和Korcak指数均低于次优势种,但在重度放牧地结果好相反,说明两种样地处于不同的演替阶段; 斑块边界复杂性符合同一尺度规律,在现有的面积范围以内没有尺度转换,而斑块面积分布则存在尺度转换点。对重牧地和水淹地的尺度分析表明,较小尺度上, 群落空间格局的相对斑块化程度较低,说明较小尺度上的空间格局要相对稳定一些,而较大尺度上则相反。可能原因是放牧干扰对大尺度的斑块影响更大。 3、对1989年开始围栏封育的样地10年来的空间格局变化进行时间序列分析,研究恢复演替过程中各个主要斑块类型的分布特征及动态,以及整个样地总体格局在演替系列中的变化。得出如下结果: 羊草是该区植被的优势种,其格局动态为:1989-1993年,羊草斑块总面积增加,斑块数目减少,相对斑块化指数降低,1994年后羊草的空间格局基本稳定。 羊草的斑块面积分布曲线在20平方米左右发生转折,即空间格局在此尺度发生尺度转换。不同尺度上斑块的相对斑块化指数及其在恢复演替中的变化趋势不同:小斑块的相对斑块化指数低,在1989-1993年期间增加,而后降低;大斑块的情况正好相反。说明羊草空间格局的主要变化之一是中等大小斑块的合并和数目减少,羊草斑块生长对格局的影响比斑块合并的影响要小。 獐茅斑块的格局动态为:1989-1994,斑块总面积、斑块数目、最大斑块面积增大,1995年开始降低。相对斑块化程度则先降后增。碱蓬斑块在1989-1993年间的格局动态与羊草正好相反:总面积减少,斑块数目增加,斑块面积大小的变化范围变窄,说明1993年之前,控制碱蓬斑块的主要生态学过程是其他物种的侵入,隔离原来较大的斑块,同时占据某些小斑块。1994年之后,碱蓬斑块的变化比较随机,其格局变化受到其他物种如杂草对策种虎尾草等的影响很大。 样地总体格局的变化为:1991年前,斑块种类和总斑块数目增加,斑块化程度随着增大;1993年后,斑块种类基本稳定下来;19911995,斑块化指数降低。在此期间,斑块数目增加,所以斑块化程度降低意味着斑块大小频率分布趋于均匀,大斑块被分裂,小斑块在长大,群落总体空间格局逐渐稳定。总体格局在三个尺度上有不同的自相似规律,这三个尺度分别为:La(a)<=1; 15.5。小尺度上相对斑块化程度低,但年际间变化较中尺度剧烈;中尺度相对斑块化程度变化较为缓,大尺度上,斑块分布一直趋于减少最大的斑块数目。总的变化趋势为,随恢复演替的深入,最大和最小的斑块数目都减少,处于中间尺度的斑块最多。