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本研究应用同工酶和随机扩增多态性DNA(RAPD)方法,分析了牙鲆野生种群和雌核发育群体的遗传多样性和遗传分化水平;应用RAPD方法对比分析了雌核发育牙鲆的亲鱼和子代DNA样品;采用PCR扩增牙鲆SRY同源片段并进行了序列分析;将RAPD扩增产物中性别连锁DNA片克隆与测序。主要结果有:1.牙鲆雌核发育群体同工酶的Ldh-C,Cat两个基因座位发生了重组,基因座位与着丝点之间的重组率分别为52.6%和29.8%;雌核发育群体RAPD分析发现136个DNA片段中有22个发生基因分离,但由于研究方法的局限,不能确定是否发生基因重组。2.牙鲆雌核发育群体的同工酶多态座位比例和平均杂合度分别为6.90%和0.0350;研究中提出了RAPD遗传多样参数修正算法;野生种群RAPD多态片段比例37.57%,多态座位比例20.88%,平均杂合度0.0852;雌核发育群体RAPD多态片段比例16.18%,多态座位比例8.98%,平均杂合度0.03898。同工酶与RAPD方法得出结果基本一致。3.牙鲆雌核发育群体与野生群体之间的RAPD遗传相似度I=0.9036,遗传距离D=0.1014,已超过一般鱼类地理种群之间的遗传距离值。雌核发育群体的遗传多样性指数(H_O=7.1982)远低于野生群体(H_O=28.0986)。雌核发育与野生群体H_(pop)/H_(sp)=0.9716,(H_(sp)-H_(pop))/H_(sp)=0.0284,表明97.16%的遗传多样性是由群体内不同个体间的差异造成的,只有2.84%遗传多样性与群体间分化有关。4.分析过同工酶多态座位比例、同工酶平均杂合度、RAPD多态片段比例、RAPD多态座位比例、RAPD平均杂合度、群体遗传多样性指数H_O等遗传多样性参数,牙鲆雌核发育群体各参数比野生群体减少55.39%-77.74%,说明它的遗传多样性严重损失。5.采用RAPD对照分析亲本与雌核发育子代胚胎的DNA样品。结果表明,雌鱼有、雄鱼无的基因,雌核发育子代表达;雌鱼无、雄鱼有的基因,雌核发育子代不表达,正常受精二倍体对照组表达正常。证明牙鲆雌核发育子代的遗传物质来自母本,雌核发育诱导使用的精子经过紫外线灭活后,遗传物质已被破坏,其携带的遗传信息没有传给子代,在DNA水平证明了雌核发育诱导方法和结果的可靠性。6.进行了牙鲆性别决定机制研究。PCR分析了哺乳动物性别决定基因SRY同源片段在牙鲆的表达情况。扩产物均无个体差异,也没有性别差异。将扩增产物中信号最强的sry-2片段测序,其648bp序列与人SRY基因相应的419bp片段进行了同源性分析,两者同源性为35%,同源性很低,只有随机的碱基重合。由于牙鲆SRY PCR 扩增带没有全部分析,不能肯定牙鲆没有SRY同源片段。RAPD分析确定3个引物的4条扩增片段与性别相关,分别克隆、测序,S134和S145-S两个片段得到了完整序列。
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本研究利用AFLP和微卫星标记,以海湾扇贝杂交F1为作图群体,构建了海湾扇贝的遗传连锁图谱,并对壳色决定基因和与生长性状相关的QTL进行了定位。 共用55对AFLP引物组合对亲本和88个子代个体进行扩增,共得到了2424个位点,多态性位点为392个,占所有标记的16.17%。其中,母本标记121个,父本标记196个,共有标记75个。经卡方检验,共有331个标记(84.4%)符合孟德尔分离比,61个标记(15.6%)出现偏分离现象。偏分离标记中,36个(59%)为纯合子缺失。从35对微卫星引物中筛选出了10对多态性引物,得到了5个母本标记和6个父本标记。另外,将表现为质量性状的壳色标记作为形态标记一同进行连锁图谱构建。 分别利用母本和父本标记构建了海湾扇贝雌性和雄性连锁图谱。其中,共有包括109个AFLP标记、5个微卫星标记和1个壳色标记组成了雌性图谱的框架图,分布于16个连锁群。图谱总长度为338.8cM,平均间隔为5.29cM,图谱覆盖率为65.82%。雄性连锁图谱框架图共定位了186个标记,包括181个AFLP标记、5个微卫星标记,壳色标记未实现定位。图谱包括17个连锁群,总长度为780.3cM,平均间隔为6.56cM,图谱覆盖率为78.11%。通过SSR12位点的定位结果,可以将雌性图谱第7连锁群与雄性图谱17连锁群对应起来。 壳色标记定位在了雌性图谱第九连锁群上,说明橙色基因位点为杂合。我们将壳色基因命名为Orange1,两个标记——F1f335和D8f420与这一基因之间图距为0。在家系和群体中初步验证,这两个标记与壳色基因紧密或完全连锁。 共定位了16个与生长相关的QTL,它们分布于雌性图谱的2、3、5连锁群和雄性图谱的4、5、6、7、8连锁群上。每个QTL均发现了与其图距非常接近的分子标记(0.01-2.51%)。其中壳长、壳高、壳宽三个长度指标QTL成簇分布或部分重叠,可一同作为选择性指标,壳重和全湿重QTL位点也比较相近。只有软体部重位点单独分布,可能具有相对独立的遗传基础。
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近年来,由于对海区不合理的开发,我国浅海贝类筏式养殖接连遭受重创,这亟需从理论上和实践中确定养殖容量和养殖模式。本文在我国北方典型养殖海湾四十里湾对筏式养殖的贝类开展了现场生理生态学研究,对贝类对浮游植物等悬浮颗粒物的处理过程即贝类对颗粒有机物及营养元素C、N、P的摄食、吸收、排泄、排粪和生长进行了剖析,分析了贝类在沿岸养殖生态系中的物质和营养循环中所扮演的角色,为海区贝类养殖容量和养殖模式的最终确定提供了基础数据。另外,本文还对海水、沉积物及生物体中磷的分析方法进行了大量的实验工作。主要结果如下:① 比较系统地评述了双壳贝类的生物沉积(biodeposition)的原理、测定方法及其生态效应。贝类通过生物沉积在沿岸生态系中的物质和营养循环中扮演着重要的角色。国际上已有不少研究专门报道了贝类在海区现场的生物沉积。而在我国,这方面的研究却罕见。② 综述了双壳贝类各种形态的 N 和 P 排泄及其生态效应。对于我国广泛养殖 的栉孔扇贝、海湾扇贝和牡蛎等双壳贝类的TDN、TP排泄尚未见报道。 ③ 在6~7月,在四十里湾的不同养殖海区(8个站位)对扇贝的生物沉积进行了现场测定。在整个四十里湾海区,一龄栉孔扇贝(壳高 41.1±4.1mm,软体干重 0.48±O.10 g/ind))每个每天所产生生物沉积物干重平均为59.9mg,对颗粒有机质(POM)、颗粒有机碳(POC)、颗粒有机氮(PON)和颗粒有机磷(POP)的生物沉积速率范围及平均值分别为: 6.88、3.09、0.392 和 0.022mg/ind·d。还在一个站位测定了海湾扇贝(壳高 24.6±2.3mm;软体干重 O.14g/ind)的生物沉积速率为 24.3mg/ind·d,或179.2mg/g·d。不同站位一龄栉孔扇贝的生物沉积速率有较大变化,这主要与饵料浓度不同有关。二龄栉孔扇贝(壳高60.9±8.2mm;软体干重1.91±0.32 g/ind)的生物沉积速率平均为 112.7mg/ind·d,对POM、POC、PON和POP的沉积速率分别是一龄扇贝的1.85倍、1.68倍、1.77倍和2.33倍。养殖海区与非养殖海区比较,前者近海底沉积速率是后者的 1.51~3.47 倍。根据以上数据,作者计算了中等规格栉孔扇贝(用壳高 41.1±4.8mm 扇贝估算)在四十里湾在夏季每天的生物沉积量达 162 吨(干重),或18.6tPOM、8.37tPOC、1.06tPON和60kgPP。在四十里湾的贝类筏式养殖海区,可以估计贝类每年因生物沉积的生产而循环427tN和98.OtP(包括20.0t OP的贡献),它们能分别满足浮游藻类生产所需求N和P的17.0%和28.3%(其中OP贡献 6.9%)。可见,贝类在养殖生态系的物质和营养盐循环中扮演着重要的角色。高密度、大面积的贝类养殖使大量的生物沉积物聚集于海底,可能对海区环境产生冲击。作者分析,98年8月份烟台养殖区赤潮的发生很可能与海底生物沉积物营养盐的快速释放以及栉孔扇贝大面积死亡而使浮游藻类失去了摄食控制有关,而风平浪静和养殖笼对水流的阻挡也为赤潮的发生提供了有利条件。④ 采用半现场流水系统法测定了栉孔扇贝在不同养殖密度、不同养殖模式(扇贝单养、贝藻混养、贝藻参混养)中的生物沉积。实验时间尺度大,前后计80天。结果说明扇贝的生物沉积速率与其养殖密度呈反比关系。养殖密度的高低影响饵料浓度的变化(两者呈负相关的对数函数关系),而饵料浓度的高低直接决定着扇贝的生物沉积速率的高低,两者呈正相关关系(生物沉积速率与POC和叶绿 a 分别呈对数和指数函数关系)。不仅生物沉积物的数量与养殖密度(或饵料浓度)有关,生物沉积物的质量同样与养殖密度(或饵料浓度)有关。栉孔扇贝的养殖使沉积物的有机质含量及C、N 和 P 含量降低,且密度越高,它们的含量越低。这反映了扇贝对环境的适应能力。在海带和扇贝的混养模式中,海带对扇贝生物沉积物的数量和质量不构成影响,当然这是在海带不影响浮游植物数量的前提下得出的结果。而实际上在自然海区两者可能是竞争关系。⑤ 对从海区取回到实验室的多种滤食性动物,包括经济双壳贝类(栉孔扇贝、海湾扇贝、长牡蛎、贻贝、菲律宾蛤仔等)和养殖中的污损动物(栖海鞘、玻璃海鞘、藤壶、玟斑稜蛤)的 N 和 P 排泄进行了测定,包括排泄成分和排泄速率。在N排泄中,NH_4-H 占主要部分,如笼式养殖的双壳贝类 NH_4-N 占总N排泄的70%以上,平均值范围为70.8~80.1%。氨基酸是第二大排泄成分,平均占总N排泄的10~25%。其它形态的N,如尿素、亚硝酸盐和硝酸盐也有检出,如双壳贝类尿素氮在总氮排泄中占 2~5%。但在双壳贝类中未检出尿酸氮。比较而言,海鞘、藤壶的尿素氮相对高一些。在P排泄中,OP约占TDP排泄的15~27%。栉孔扇贝TDP排泄速率为0.281μmol/h·ind。作者以实验室测定结果计算,在整个四十里湾的夏季,所养殖的双壳贝类每天将排泄4.54t总溶解氮,其中NH_4-N 3.36t、Amino-N 0.69t、Urea-N 0.2t。 同时每天磷的排泄为0.57t TDP,其中OP O.15t。对面积为1.3 * 10~4hm~2的海区而言,贝类的N、P排泄分别能满足浮游植物生产所需N、P的44%和40%。尽管Urea-N所占比例有限,但也能满足海区浮游植物所需 N 的 2%左右。以上说二月高密度的贝类养殖对海区生态系统营养盐循环的影响是很显著的。附着动物(柄海鞘等)的N、P 排泄也不容忽视,它们分别能满足浮游藻类生产所需 N、P 的 ll%和 12%。它们一方面通过排泄和排粪加速营养盐和物质的循环对浮游植物的生长产生刺激作用;另一方面,对藻类产生摄食控制,如果海区中滤食性动物太多,即使营养盐再丰富也难以使浮游植物大量繁殖,这无疑将影响滤食性动物的生长速率。⑥ 运用近年来发展起来的生物沉积法对四十里湾半现场流水系统中贝类的滤水率、吸收率、生长率、生态效率等生理生态学参数进行了测定。栉孔扇贝(收获时规格0.194~0.412g软体干重/ind)滤水率平均为3.65 1/ind·h。扇贝放养密度和饵料浓度没有显著关系。扇贝的总摄食率平均为3.98mg/ind·h,对POM、POC、PON的 摄食率范围为0.84~1.87、0.335~0.748、0.0515~O.1293mg/ind·h。扇贝的摄食率随放养密度的升高而降低,与POM呈正相关关系。扇贝的吸收速率受密度和饵料浓度的影响不明显。扇贝对N的吸收效率较C、P稍高,对总有机质的吸收效率为75.9±4.1%,如此高的吸收效率与低饵料浓度有关。扇贝氨基酸泄漏所损失的能量高于排氨的能量损失。代谢能与吸收能呈明显的正相关关系。SFG与饵料浓度呈正相关关系。总生长效率K1(* 100)变化较大,范围为20~49;净生长效率K,K_2(* 100)随POM的升高而升高。扇贝对N的总生态效率范围为6.2~12.8%(平均9.9%),这高于对C(平均5.9%)和P(平均4.1%)的总生态效率。扇贝对POC、PON和PP的生长余力(SFG_C、SFG_N、SFG_P)平均分别为197、46.8和6.2μg/ind·h,它们分别与POC、PON和PP呈正比关系。扇贝对N的净生长率高于对C和P的净生长率。在N的预算中,如果仅考虑NH_4-N的排泄而忽视其它形态氮的排泄,将会产生很大偏差(平均约20%)。扇贝贝壳生长所需的能量在整个扇贝生长所需能量的9.0~15.1%(平均 11.2%);贝壳C、N和P在扇贝生长中所占的比例分别为10.5~17.8%、9.4~16.1%和8.7~15.O%。可见,贝壳不管在能量预算还是在元素预算中都不应该被忽视。理论计算而得到的SFG和SFG_C、SFG_N、SFG_P与扇贝的实际生长和扇贝C、N、P的实际增长量之间呈正相关关系,但前者明显过高地估计了扇贝的生长。⑦ 运用生物沉积法在四十里湾养殖海区现场对栉孔扇贝的生理生态学特征进行了研究。不同海区扇贝的滤水率有变化,一龄扇贝(41.1±4.1mm,软体干重 0.48±O.10g/ind)滤水率变化范围为 0.72~2.54(平均 1.27)1/ind·h 或 1.65~5.97(平均 2.61)1/g·h。与半现场研究结果一致,滤水率与TPM没有明显关系,而摄食率却与TPM呈正相关关系。二龄扇贝(软体干重 1.91±0.32g/ind)滤水率为 2.09~3.99(平均 3.10)1/ind·h。吸收速率与POM(或TDM)呈正相关关系,与饵料质量(POM/TPM)无明显的相关关系。吸收效率AE_(POM)与TPM(或POM)没有相关关系,却与饵料质量呈明显 的正相关关系。扇贝对POC、PON和PP的吸收效率平均分别为68.9%、64.0%和63.6%。不同海区SFG差别很大。一龄扇贝SFG范围为-O.174~24.08 J/ind·h,SFG与饵料浓度POM呈正相关关系。SFG负值的出现主要与低饵料浓度有关。SFG_C、SFG_N、SFG_P分别与POC、PON和PP呈正相关关系。在N的生长余力计算中,如果仅考虑NH_4-N排泄,而不考虑其它形态N的排泄,就可能产生相当大的偏差,偏差范围为11~360%,这高于半现场的偏差值,显然SFG_N越低,产生的偏差就越大。这说明在饵料不足、扇贝生长受到限制的环境下进行N生长余力的计算时必须考虑其它形态N的排泄。⑧ 对四十里湾养殖海区一些双壳贝类和藻类的化学组成和有机净生产量进行了讨论。不同双壳贝类的软体有机碳含量差别不大,而N含量差异较大。栉孔扇贝N含量最高(占软体干重的12.36%),而牡蛎、毛蚶软体N含量相对较低,为 8~9%。从双壳贝类贝壳的组成来看,贻贝和菲律宾蛤仔贝壳中N含量最高,分别为 0.55% 和 0.56%;而栉孔扇贝贝壳N含量相对较低,在 O.1%左右。贻贝贝壳有机磷含量 (308ppm) 也明显高于栉孔扇贝贝壳(62.1 ppm)。不同海区海带的 C/N 比值较高,变化明显,范围为17.36~30.23。石莼与此相似。大型藻类高 C/N 比值说明海区营养元素N的不足。海带的不同部位N含量差别很大,中带部和边叶在不同海区有较大变化,即对环境的营养状况比较敏感。紫贻贝贝壳中C、H、N 和 P 的含量在整个贻贝中占有相对大的比例,分别为 30.4%、30.2%、31.8%和 29.6%。
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Laboratory studies have shown that Antarctic krill (Euphausia superba) shrink if maintained in conditions of low food availability. Recent studies have also demonstrated that E. superba individuals may be shrinking in the field during winter. If krill shrink during the winter, conclusions reached by length-frequency analysis may be unreliable because smaller animals may not necessarily be younger animals. In this study, the correlation between the body-length and the crystalline cone number of the compound eye was examined. Samples collected in the late summer show an apparent linear relationship between crystalline cone number and body-length. From a laboratory population, it appears that when krill shrink the crystalline cone number remains relatively unchanged. If crystalline cone number is little affected by shrinking, then the crystalline cone number may be a more reliable indicator of age than body-length alone. The ratio of crystalline cone number to body-length offers a method for detecting the effect of shrinking in natural populations of krill. On the basis of the crystalline cone number count, it appears from a field collection in early spring that E. superba do shrink during winter.
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利用青海湖北岸海北牧业气象试验站2006年5月-12月观测的天然草地近地面层气象要素梯度资料,分析了该地区近地层温度、湿度和风速的日变化规律及其廓线特征.结果表明:青海湖北岸草地近地层0.3-10.0 m高度范围内温度、相对湿度和风速都呈现出明显的以24 h为周期的日变化规律;各层温度最高和最低时的位相随高度增加而滞后,相对湿度和风速最大与最小时的位相随高度增加而提前;14 时温度随高度的增加而降低,20时的温度随高度增加先增后降,温度廓线在4.0m高度存在一拐点,随后逐渐进入逆温状态,至8时逆温程度达到最大;不论白天还是夜间,相对湿度随高度的增加而减小;风速随高度的增加而增大.
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2004年秋季在中国科学院内蒙古草原生态系统定位站,用不同放牧演替阶段的优势植物羊草、糙隐子草和冷蒿分别按30%、20%和50%的比例混合组成日粮,饲喂12只(39±2.1kg)2岁羯羊(内蒙古细毛羊×蒙古羊)。试验分2个组,投喂胶囊组9只羊,每只羊投喂l粒QSM胶囊,对照组3只羊不投喂;试验期14d内每天记录绵羊实际牧草采食量和排粪量,并收集牧草样品在45℃烘箱中烘干;粪便样品连续收集7d,分别在45℃烘干和冷冻;利用气相色谱分析牧草和粪便样品中链烷含量,计算粪便中链烷的回收率。试验结果表明,牧草链烷含量存在物种间差异,绵羊粪便中链烷的回收率与链烷长度存在线性增加关系,烘干处理粪样的链烷回收率高于冷冻干燥处理的回收率。两者存在显著的正相关,且投喂QSM胶囊不会影响其他链烷的回收率。
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本研究是在青海省达日县青珍乡进行的,分析了高山嵩苹草句不同退化演替阶段覆被变化与植物群落特征、多样性关系。研究结果表明:轻度退化草地、中度退化草地、重度退化草地物种数分别占研究区物种数的58.93%、73.2l%、66、07%。原生植被的优势种高山嵩草随退化程度的加剧而逐渐减少,其优势度分别为27.13%、12.37%、1.82%。物种多样性指数依次为中度退化演替阶段(3.41)〉重度退化演替阶段(3.39)〉轻度退化演替阶段(2.99);均匀度指数依次为重度退化演替阶段(O.94)〉中度退化演替阶段(0.92)〉轻度退化演替阶段(0.86)。地上生物量中度退化草地最大,轻度退化草地居中,重度退化草地最低。随着退化程度的加剧。禾草类和莎草类植物的生物量减少,而杂类草增加。轻度退化草地地下生物量明显高于退化草地。相关分析表明。植被盖度与土壤含水量之间呈极显著的正相关关系(P〈0.01)。
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由于青藏高原的地貌效应,第四纪冰期气候的反复变化应对现今该地区生物的地理分布及其居群遗传结构产生重大影响.本文对这一地区特有分布物种祁连圆柏Juniperus przewalskii Kom.整个分布区内20居群392个个体的trnT-trnF序列变化进行了研究;共发现3种单倍型(haplotype),构成两种地理区域:高原台面上的居群主要固定HapA,而HapA、HapB和HapC在高原边缘居群均有分布.所有居群总的遗传多样性HT=0.511,GST=0.847.在低海拔的高原边缘,Hap A、Hap B和Hap C高频率固定在不同的居群中,表明可能存在多个不同的避难所,居群反复缩小和扩张的瓶颈效应造成了遗传多样性的丢失.而边缘的一个居群含有两种相似单倍型频率则可能是冰期后迁移融合而成或者该居群在冰期经受的瓶颈作用更弱.高原台面东部间断分布的居群只固定Hap A,表明它们可能经历了冰期后共同的回迁过程和由此产生的奠基者效应.我们的研究结果表明祁连圆柏在冰期可能存在多个避难所,瓶颈效应和奠基者效应造成了这些居群现在的遗传多样性分布式样.
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以调查统计的方法在中国科学院海北定位站研究了高寒湿地植物水葫芦苗无性系的生长特征、形态特征以及能量分配规律.结果表明:匍匐茎只有1条的水葫芦苗最多,占35.29%,匍匐茎有4条的水葫芦苗只占 8.82%.同一水葫芦苗无性系中,随着匍匐茎数目的增多,分株数、间隔子数、茎总长和匍匐茎比节间重变小.分株一般在第一级最高,末级较低;第1条匍匐茎的间隔子较长.随水葫芦苗匍匐茎数目的增多,用于无性繁殖的分株干重比例逐渐增加,用于有性繁殖的花的干重比例下降.水葫芦苗无性系这种生长特征、形态特征以及能量分配规律是其生物-生态学特性和所处高寒湿地 生境共同决定的.
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报道了青海南部三种紫菀属植物的核型,染色体间期和前期染色体分别为复杂型和中间型,染色体数目均为2n=18基数为x=9中期染色体主要由中部与亚中着丝点染色体组成。
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A new species of Tripogon from western China (Sichuan Province), T. debilis L. B. Cai, is described and illustrated. This species is similar to both T. chinensis (Franchet) Hackel and T sichuanicus S. M. Phillips & S. L. Chen, but distinguished from these two species by its pendent pi spikes, relatively tong glumes and lemma awns, denticulate upper glumes, and its paleas strikingly shorter than the lemmas.
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The vegetation of the northeast Qinghai-Tibetan Plateau is dominated by alpine meadow and desert-steppe with sparse forests scattered within it. To obtain a better understanding of the phylogeography of one constituent species of the forests in this region, we examined chloroplast trnT-trnF and trnS-trnG sequence variation within Juniperus przewalskii, a key endemic tree species. Sequence data were obtained from 392 trees in 20 populations covering the entire distribution range of the species. Six cpDNA haplotypes were identified. Significant population subdivision was detected (G(ST) = 0.772, N-ST = 0.834), suggesting low levels of recurrent gene flow among populations and significant phylogeographic structure (N-ST > G(ST), P < 0.05). Eight of the nine disjunct populations surveyed on the high-elevation northeast plateau were fixed for a single haplotype (A), while the remaining, more westerly population, contained the same haplotype at high frequency together with two low frequency haplotypes (C and F). In contrast, most populations that occurred at lower altitudes at the plateau edge were fixed or nearly fixed for one of two haplotypes, A or E. However, two plateau edge populations had haplotype compositions different from the rest. In one, four haplotypes (A, B, D and E) were present at approximately equivalent frequencies, which might reflect a larger refugium in the area of this population during the last glacial period. Phylogenetic analysis indicated that the most widely distributed haplotype A is not ancestral to other haplotypes. The contrasting phylogeographic structures of the haplotype-rich plateau edge area and the almost haplotype-uniform plateau platform region indicate that the plateau platform was recolonized by J. przewalskii during the most recent postglacial period. This is supported by the findings of a nested clade analysis, which inferred that postglacial range expansion from the plateau edge followed by recent fragmentation is largely responsible for the present-day spatial distribution of cpDNA haplotypes within the species.
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数字几何是图形学中三维物体的主要表示方法之一,相应的数字几何处理理论和技术是计算机图形学研究的热点,在曲面造型、工业制造以及影视娱乐等领域得到了广泛应用。近20年来,数字几何处理取得了很大的发展,特别是数字几何作为一种多媒体数据所取得的突破,使其有可能成为继数字音频、数字图像和数字视频之后的第四类多媒体数据。但是,目前针对数字几何的处理技术和能力非常有限,数字几何处理的理论还不够成熟,其应用范围还有待进一步扩展。围绕上述问题,本文对数字几何处理中的若干关键技术进行了深入的研究和探讨,主要研究内容和贡献如下: 1. 散乱点是数字几何数据的主要存在形式之一,这些通过测量得到的数据仅包含采样点的三维坐标,缺乏必要的拓扑信息。为便于后续数字几何处理,研究了散乱点集的网格曲面重建方法。 提出了用于散乱点网格曲面增量重建的外接球准则,将二维Delaunay三角剖分的空外接圆性质扩展到三维空间,利用该准则实现了一种高效的重建方法。并对因散乱点密度分布不均或具有严重噪声等原因造成的拓扑错误和孔洞,也给出了改正和修补的方法。与已有方法相比,本文方法重建出的网格模型具有Delaunay性质(孔洞修补区域除外),同时算法的时间复杂度低,提高了散乱点网格曲面重建的效率。 2. 针对网格模型包含噪声、数据量存在冗余、拓扑规则性和几何规则性不高等缺陷,详细讨论了数字几何处理中的多种优化技术,主要包括光顺、精简、细分和重新网格化。其中,为了满足交互式变形编辑和数值分析对模型规则性的要求,重点研究了网格模型的重新网格化技术。 提出了一种基于采样和松弛的重新网格化方法,主要分为采样、粒化、匀价、松弛和回映五个步骤,通过迭代完成。其中粒化过程对大的面片进行分割,对小的面片进行合并;匀价和松弛过程分别用来提高模型的拓扑规则性和几何规则性;模型的分辨率通过改变包围盒的分割数进行控制。算法还针对机械类零件模型,将模型的尖锐棱角作为特征对待,使其在重新网格化后得到保持。与已有基于参数化的方法相比,所提出的方法直接在网格模型上进行,避免了耗时的参数化过程,也无须对封闭模型进行分割,因此该方法效率高,具有良好的拓扑适应性。 3. 研究了网格模型的交互式变形编辑技术。给出了三角网格模型微分属性表示方法在微分几何学上的解释,并采用这种表示方法实现了网格模型的交互式变形编辑。 提出了一种通过修改侧影轮廓改变模型三维几何形状的交互式编辑方法。与已有变形方法相比,本文的交互方式更加灵活。由于所采用的微分属性表示反映了曲面的内蕴几何属性,因此在变形过程中能够保持模型的几何细节。经过变形编辑的模型既可以用于快速原型制造,也可以作为通用CAD系统的输入进行更复杂的造型编辑。 4. 详细讨论了参数化中度量扭曲的产生,并对多种平面参数化方法进行了比较。针对拓扑圆盘类网格曲面,研究了参数化方法在运动机构轨迹规划和动画制作中的应用。 提出了一种基于均值坐标映射的运动机构轨迹规划方法,并对封闭网格模型的整体运动轨迹规划进行了初步研究。该方法不仅适用于自由曲面类零件的数控加工,也可以用于激光熔覆、喷涂和抛光等场合,扩大了网格模型参数化技术的应用范围。 提出了一种基于平面参数化的二维和三维网格之间渐变的方法,通过关键帧插值实现了简单的动画制作。 5. 设计并实现了一个数字几何处理原型软件。作为实验平台,该系统集成了本文所取得的全部研究成果,同时也包括了多种常用的数字几何处理算法。
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矿产资源是不可再生资源,它在社会经济发展中起着重要作用.我国矿产资源利用水平不是很高,提高矿产资源利用率是目前亟待解决的问题,而工业废弃物的资源化是解决问题的重要途径之一.近些年来,不少学者,如查峰等(2007)、金建英(2004)、肖金凯(2001)、孙可伟(2000)都对我国的工业生产产生的废弃物的现状、对策与综合利用技术等从不同角度进行了探讨.本文仅对海绵钛生产中铜丝除钒工艺产生的废弃物进行分析与讨论