自由空间激光通信最新进展

介绍了自由空间激光通信领域的发展动态，重点介绍了最新发展的火星激光通信项目和军用卫星通信项目，指出了空间激光通信的发展趋势。

Growth, etching morphology and spectra of LiAlO2 crystal

gamma-LiAlO2 single crystal was successfully grown by Czochralski method. The crystal quality was characterized by X-ray rocking curve and chemical etching. The effects of air-annealing and vapor transport equilibration (VTE) on the crystal quality, etch pits and absorption spectra of LiAlO2 were also investigated in detail. The results show that the as-grown crystal has very high quality with the full width at half maximum (FWHM) of 17.7-22.6 arcsec. Dislocation density in the middle part of the crystal is as low as about 3.0 x 10(3) cm(-2). The VTE-treated slice has larger FWHM value, etch pits density and absorption coefficient as compared with those of untreated and air-annealed slices, which indicates that the crystal quality became inferior after VTE treatment. (C) 2008 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.

Growth and characterization of high-quality LiAlO2 single crystal

g-LiAlO2 single crystal is a promising substrate for GaN heteroepitaxy. In this paper, we present the growth of large-sized LiAlO2 crystal by modified Czochralski method. The crystal quality was characterized by high-resolution X-ray diffraction and chemical etching. The results show that the as-grown crystal has perfect quality with the full width at half maximum (FWHM) of 17.7-22.6 arcsec and etch pits density of (0.3-2.2) x 10(4) cm(-2) throughout the crystal boule. The bottom of the crystal boule shows the best quality. The optical transmission spectra from UV to IR exhibits that the crystal is transparent from 0.2 to 5.5 mu m and becomes completely absorbing around 6.7 mu m wavelength. The optical absorption edge in near UV region is about 191 nm.

热带亚热带植被恢复生态学研究

该成果围绕植被恢复生态学国际前沿科学问题，从水、土、气、生等4个方面16个专业系统探讨热带亚热带退化生态系统恢复的过程、机理以及方法。创建了中国科学院鹤山丘陵综合试验站和小良热带人工林定位站，出版了国内第一本恢复生态学专著，在我国创立了恢复生态学这一学科的理论和方法体系。提出“极度破坏的热带森林是可人工恢复的；生物多样性导致生态系统稳定性，植物群落的多样性是人工林森林生态系统稳定性的基础；详细记录和分析植被恢复过程中水、土、气、生的变化及机理；植被恢复及其研究可采用集水区法、分三步走和时空替代法”等的观点。产生了巨大的经济、生态和社会效益。筛选的林果草鱼等复合农林模式和针阔叶混交林模式在鹤山市得到大面积推广，8年产值逾27亿。小良站的生产收入也从建站初期的万余元增加到现在的400多万元；鹤山市推广的针阔叶混交林1.9万公顷，成为广东省面积最大的人工针阔混交林，小良站的模式向周边地区辐射推广400多平方公里，极大的改善了当地的环境质量。该成果共发表专著7本，论文360多篇，引起国内外同行的广泛关注，国际文摘的多次摘录和许多论著的引用和参考。还培养博士6名，硕士8名。成果达国际领先水平。

百合科黄精族的系统学研究

黄精族隶属于广义的百合科，通过对其研究历史的回顾，指出了它目前存在的问题，即(1)族的概念和范围不清、(2)属间的界限模糊、(3)族内各属的系统排列不明确．针对这些问题，本文从形态、解剖、胚胎、孢粉和细胞方面对族内各类群进行了野外调查和一些实验工作，本此基础上，并结合前人的工作，对黄精族的系统发育进行了探讨． 一, 形态本文通过黄精族各属大量标本，尤其是国产类群标本的认真研究，并结合6个多月的野外调查资料，分析了本族植物21个形态性状及其状态在属间和属内的分布，指出了一些性状的稳定性及其系统学价值， 二，解剖本文对黄精族5属17个种的茎、根状茎及子房进行了解剖学观察，同时对7属41种植物的叶表皮进行光镜观察，并对5属12种的叶表皮进行扫描电镜的观察，结果表明：(1)七筋姑属花葶的维管柱缺乏纤维鞘，这和本族其它类群不同．(2)扭柄花属、黄精属、竹根七属和鹿药属植物子房中具草酸盐针晶，而七筋姑属和万寿草属未发现这种晶体．(3)本族植物的气孔器均为无规则型，但邻近细胞及其周壁的形状在不同类群中是不同的，据此我们将本族叶表皮划分为七个类型，并认为叶表皮邻近细胞呈多边形、周壁直是黄精族叶表皮最基本的形式． 三，胚胎本文对黄精族3属4种植物以及铃兰(Convallaria majalis)进行了胚胎学研究，其中小玉竹(Polygonatum humile)和铃兰得到了完整的胚胎学资料，实验结果显示(1)黄精族植物小孢子发生过程中胞质分裂均为连续型，胚乳发育为核型;(2)小玉竹的胚囊发育方式为葱型，鹿药(Smilacina japonica)为英地百合型．万寿竹(Disporum cantoniense)和长蕊万寿竹(D. bodinicri)为蓼型，铃兰为葱型或英地百合型;(3)周缘细胞的有或无在小玉竹，鹿药和铃兰中是不稳定的． 四，孢粉本文对6属42种植物花粉进行了扫描电镜观察，结果表明(1)萌发孔的类型和数目在本族中不稳定，系统价值不大;(2)花粉外壁纹饰比较稳定，是一个十分重要的分类学性状．我们将黄精族植物的花粉外壁纹饰划分为9种类型．并认为孔穴型是一种原始类型，其它类型是由它演化而成， 五，细胞在前人工作的基础上，通过与其它性状的综合分析，本文认为黄精族植物有五种原始染色体基数：七筋姑属x=7;万寿竹属和扭柄花属x=8;黄精属x＝9：鹿药属和舞鹤草属x＝ 18;竹根七属x=20． 在上述实验结果的基础上，结合前人的工作，对黄精族的各种性状进行了分析，本文得出如下结论： 1．包括万寿竹属、扭柄花属、七筋姑属、黄精属、竹根七属、鹿药属和舞鹤草属的黄精族是一个单系类群． 2．本文赞同Dahlgren et al．(1985)，Tahktajan (1987)对黄精族系统位置的处理，即它与铃兰族，蜘蛛抱蛋族和沿阶草族关系较近，且共同组成铃兰科．相比之下，黄精族是该科中比较原始的一个族. 3．本文在性状分析的基础上，总结出20个比较稳定、系统价值较大的性状，并指出了它们的演化趋势;同时总结出黄精族原始类群应具有如下特征：(1).具细线形根状茎;(2).地上茎具分枝;(3).叶茎生;(4).具腋生的圆锥或总状花序;(5).花为三基数，花被片离生;(6).花被片具多条开放型脉;(7) .胚珠多数;(8).胚囊发育为单孢子型;(9).厚珠心胚珠;(10) .花粉外壁具覆盖层． 4．本文认为黄精族植物可分为三支：一是以染色体基数x＝9及其衍生的类群，包括黄精属，竹根七属、鹿药属和舞鹤草属;二是以x=8为基数的一支，它包括万寿竹属和扭柄花属;三是七筋姑属单独形成的一支，它的染色体基数x＝7．同时认为万寿竹属是本族比较原始的一个类群． 5．本文认为东亚北方是黄精族植物起源地． 6．本文赞同汤彦承(1978．见汪发缵、唐进1978)对卵叶扭柄花(Streptopus ovalis (Ohwi) Wang et Y.C．Tang)的分类学处理，而不赞同汪发缵、唐进(1983)把金佛山鹿药(Smilacina jinfoshanica Wang et Tang)从鹿药属转隶至黄精属的观点． 7．本文认为鹿药属和舞鹤草属亲缘关系较近，但区别特征明显，从而不赞同LaFrankie (1986),李恒(1990)将二者合并的观点。

银杉的遗传多样性及系统位置的研究一兼论松科的分子系统学

银杉属Cathaya是我国著名植物学家陈焕镛和匡可任建立的松科单型属，该属是否成立及该属在松科中的系统位置至今仍众说不一。银杉Cathazyaargyro phylla是银杉属的唯一幸存种，被誉为第三纪的活化石，并被列为我国一级保护的濒危植物，也是世界植物红皮书所列少数几种濒危裸子植物之一，保护区虽已设立数个，但该物种的濒危原因仍为未解之谜。本文针对上述问题开展了松科植物的分子系统学研究，探讨了银杉属的系统位置及松科的属间关系，并通过遗传多样性的研究探讨了银杉的濒危机制及保护策略。 1．松科的分子系统学研究 为选取合适的分子标记，本文先探讨了ITS-1在松科等裸子植物中的系统学价值。对1 6种裸子植物（其中含松科10属12种）的ITS-1的扩增结果如下：ITS-1在裸子植物属闻存在极大的长度变异(约600-2600bp)，因而不适用于属级以上的系统学研究;在同属种中，ITs-1的长度虽较一致，但与被子植物的ITS-1相比，裸子植物的ITS-1太长(如在松属中超过2600bp)，难以进行大规模研究。银杉属ITS-1的扩增产物中，一个片段的长度与松属ITS-1的长度相当，另一个片段的长度与云杉属ITS-l的长度相当，这三属间的关系值得进一步研究。此外，在松科植物ITS-1的研究中必须注意真菌“污染”这一问题。 由于ITS不适用于裸子植物属间关系的研究，因而本文运用rbcL-accD基因片段及trnK基因的PCR-RFLP分析探讨银杉属的系统位置及松科的属间关系。rbcL和trnK虽然都是叶绿体基因，但位于trnK内含子区的natK基因与rbcL基因在所受的选择压及进化速率上相差甚远，通过这两个基因研究结果的比较有助于评价系统树的可靠性。此外，考虑到松科的10个属中有9个属的rbcL基因序列已被测定，我们补测了银杉属的rbcL基因序列，进而对松科10个属的rbcL基因序列进行了全面分析。PCR -RFLP分析及rbcL基因的序列分析结果如下： A. PCR扩增的松科rbcL-accD基因片段均长约2550bp，属间没有明显的长度变异，1 8种限制性内切酶的单酶切及7种组合双酶切共获得86个酶切位点，其中54个为变异位点。PAUP和MEGA软件分析均表明：银杉属、松属、黄杉属和落叶松属构成一个单系群，且银杉属与松属的关系似乎近于它与另外二属的关系，但这一结果来得到bootstrap分析的较强支持;黄杉属近缘于落叶松属;冷杉属近缘于油杉属。 B．PCR扩增出的松科trnK基因均长约2557bp，在属间也没有明显的长度变异。16种限制性内切酶的单酶切及7种组合双酶切共获得92个酶切位点，其中68个为变异位点。变异位点中的35个具有系统发育信息，其中28个位于matK基因上。分布于整个trnK基因上的informative位点和仅分布于matK基因上的informative位点分别用于PAUP(version 3.1.1)分析，且PAUP分析中分别用Wagner简约法和Dollo筒约法构建系统树。总体看来，Wager简约树和Dono简约树的结构基本一致（Cedrus的位置除外）：Abies、Keteleeria、Tsuga和Pseudolarix分为一支，且这一支在所有的简约树中均得到分辨;Pseudotsuga近缘于Larix,而Abkes相对近缘于Keteleeria; Cathaya与Ables-Keteleeria-Pseudolarix-Tsuga这一支的关系较远，它与松科的其它属聚在一起，但b∞tstrap分析也不支持它与任何一个属有很近的关 系，说明Cathaya是比较孤立的一个属。Cedrus的位置较特殊，在Wagner简约树中它位于松属以外的其它8个属的基部（因松属为外类群），而在Dollo筒约树中它位于Al}ies-Kete~eer uz-Pseudo/zr/x- Tsuga达一支的基部，并且它与这一支的关系得到了bootstrap分析的较强支持。 C．银杉的rbeL基因长1425bp，其序列与松科其它9个属的rbcL基因序列均有较大差异，从遗传距离(Mega软件中的P-distance)上看，银杉属作为一个属是无可非议的。PAUp和Mega软件分析均表现：Abies、Keteleeria、Pseudolter和Tsuga分为一支，且Cathaya与这一支的关系较远;Pseuaiotsuga近缘于Larix,且这二属间的关系得到了bootstrap分析的强烈支持;Abies近缘于Keteleeria，Pseudolarix近缘于Tsuga，且这两支也得到了bootstrap分析的较强支持;Cathaya与Pinus聚为一支，但支持强度不高。Cetirus的位置与trnK基因的PCR-RFLP分析结果极为相似。 根据rbcL-accD基因片段及trnK基因的PCR-RFLP分析以及rbcL基因的序列分析可以得出如下结论：<1> Cathaya作为一个属不仅是成立的，而且是一个较为孤立的属，将它置于其它任何属内都是不正确的，该属与Abies-Keteleer ia-Pseudolarx-Tsuga这一支的关系较远，相对而言Cathaya与Pinus的关系可能稍近一些。<2>松科主要分为两大支：一支含Abies、KeteZeera、Pseudolarx和Tsuga，该支中Abies近缘于KetelaeriaPseudolarix近缘于Tsuga;另一支含Pseudotsuga、Larix、Cathaya、Pinus和Picete，该支中Pseudotsuga明显近缘于Larix;Cedrus可能更近于Abies-Keteleeria-Pseudolarix-Tsuga这一支。 2．银杉的遗传多样性研究 本研究运用随机扩增多态DNA(RAPD)方法对银杉的1 1 3个个体（分别采自现存全部4个居群：金佛山、花坪、大瑶山和八西山)进行了遗传多样性检测。21个1O-mer的寡核苷酸引物共检测11个位点，其中42个位点是多态的，占37%，这一多态位点百分率仅为裸子植物多态位点百分率平均值的一半左右，说明银杉的遗传多样性水平很低。对多态位点的分析发现银杉屠群内发生了十分严重的遗传漂变，因而导致屠群间的强烈分化。AMOVA分析表明：银杉的遗传变异中，34.7%的变异存在于居群闻，这一数值是裸子植物GST平均值(6。8%)的5倍多;在金佛山屠群中，17%的遗传变异存在于亚居群间，这一数值也是裸子植物GsT平均值的两倍多。银杉的这一居群遗传结构与其它裸子植物的居群遗传结构截然不同。此外，我们提出了度量遗传多样性水平的分化指数概念及其计算方法，并发现遗传多样性水平的高低与生境的复杂程度有一定的相关性。 银杉的遗传多样性水平很低，其适应幅必然很窄，且由于严重的遗传漂变导致居群间的强烈分化，使基因流受阻，进而产生严重的近交，近交又使银杉的适应能力进一步下降，并使极为有限的遗传多样性进一步丧失，这种恶性循环会导致银杉濒危程度的加剧，甚至绝灭。 鉴于银杉独特的居群遗传结构，即有相当大一部分遗传变异存在于居群之间，取样保护时，不仅要在每个居群中取足够多的个体，而且要在尽可能多的居群中取样。就原地保护而言，由于每个居群和亚居群都有独特的基因型，因而都具有保护价值。另外，人工加强居群间的基因流（如人工授粉）对提高银杉各居群的适应能力肯定是有益的。

分子系统学分析平台的建立和应用

分子系统学建立在实验和计算的基础之上。DNA快速测序技术的普及为分子系统学家提供了大量数据，而序列分析技术则是探索数据发现知识的重要工具。在基因组时代，随着大量模式生物完整基因组序列的获得，分子系统学正面临着前所未有的机遇和挑战。一方面，生命之树计划有助于确定新的模式生物和开展相应的基因组计划;另一方面，模式生物的基因组计划有助于阐明它们之间的进化关系和基因组的进化模式。更为重要的是，分子系统学序列分析技术已经发展成为探索与整合基因组数据的强有力工具，从而在生命科学中发挥重要作用。事实上，分子系统学和基因组学的相互渗透正在形成一门崭新的交叉学科——系统发育基因组学。 为了奠定分子系统学研究中信息管理和数据分析工作的坚实基础，我们建立了分子系统发育分析平台。该平台为研究人员提供专业数据库服务和数据分析技术支持，以及相关的网络资源。 分子系统发育分析平台包括了3个专业数据库。第一个是DNA凭证标本数据库。该数据库中的记录包括了7项字段：英文科名、中文科名、物种拉丁名、采集人、采集号、采集地和采集时间。用户可以通过设定单个或多个字段的取值进行检索。截止2004年6月1日，该数据库共包括3491条标本记录。第二个是引物数据库。PCR引物是分子系统学实验的重要条件之一。该数据库中的记录包括3项字段：引物名称、序列内容和退火温度。用户可以通过设定单个或多个字段的取值进行检索。截止2004年6月1日，该数据库共包括170条用于扩增植物细胞核、叶绿体和线粒体基因组DNA序列的引物记录。第三个是生物计算数据库。该数据库为研究人员提供传输和保存序列分析数据和结果文件的服务。 为了确保数据库的安全性和使用性，我们开发了数据库的接口和检索工具，以及系统管理员和用户资格认证程序。通过前者，使用者可以进行数据的上传、下载、管理和检索等操作。而后者则是对不同使用者身份和权限进行设定。管理员的权限高于用户，主要负责本系统的日常维护和管理工作，以及对新增管理员和用户进行资格认证。 分析技术支持旨在帮助用户快速掌握常用的系统发育分析方法，进行有效的数据分析，从复杂的统计学算法和计算机程序中解放出来，将精力集中于计算结果的生物学解释。在该部分中，我们首先简要介绍了常用的分析方法，并且针对分子系统学中的不同问题提供了相应的解决方案。这些问题包括：系统发育重建、替代速率和分歧时间的估计、祖先分布区的重建、性状进化假说的检验、以及密码子水平适应性进化的检测。我们特别强调了似然比检验和贝叶斯推测作为方法论上的重要进展在分子系统学中所发挥的关键作用。本部分还包括大量常用的分子系统学程序或软件包及其快速使用说明和命令模块。下载安装之后，用户即可按照说明使用命令模块进行数据分析。 此外，该平台还提供了一些常用的网络资源地址，如生物信息中心、分子进化和系统发育实验室、专业期刊和相关数据库等。 最后还给出了4个应用实例，即针对特定分子系统学问题的解决方案和初步的分析结果。 第一个例子说明系统发育重建方法的应用。为了确定杨梅科的系统学位置，对6种DNA序列和叶绿体trnL-F区内的间隔性状进行了分析。单个分析表明这6种序列之间在系统学信息上存在显著差异。叶绿体基因组序列的合并分析强烈支持杨梅科和（木麻黄科，（桦木科，核果桦科））的姐妹群关系，而间隔性状的存在能够充分提高其分辨率和支持率。 第二个例子说明如何推测历史生物地理学过程。我们对壳斗目8科25属植物叶绿体基因组的trnL-F、matK、rbcL和atpB的合并序列进行了最大简约分析，得到唯一的最大简约树。基于该系统树和25属植物的地理分布数据，采用扩散－替代分析方法重建了系统树每个节点上的祖先分布区，推测了壳斗目的分布历史。结果表明，壳斗目的历史生物地理学过程由3次替代事件和20次扩散事件组成。其中最重要的替代事件是由于冈瓦纳大陆和劳亚大陆分离所导致的南青冈科及其姐妹群之间的分化。另外，在壳斗科和核心高等金缕梅类中多次发生从欧亚大陆到北美洲、甚至南美洲的平行扩散事件。 第三个例子说明如何估计分歧时间。我们仍然使用扩散－替代分析中所用的最大简约树作为分析的依据，并根据等级制似然比检验确定的最优替代模型对该系统树的支长进行了最大似然优化。似然比检验表明，该系统树不服从分子钟假说。我们以冈瓦纳大陆和劳亚大陆分离的地质事件和5个属的最早化石记录作为标定点，采用罚分似然法在没有分子钟的条件下估计了壳斗目的科间分歧时间。结果表明，绝大多数科间分歧事件都发生在白垩纪。 第四个例子说明如何检测密码子水平的适应性进化。分支间可变选择压力模型的似然比检验表明SARS冠状病毒的S基因在跨种传播过程中发生了正选择。

海南岛长昌盆地始新世孢粉植物群及其古植被和古气候研究

植物作为气候环境变化的敏感指示物，能够提供许多有价值的气候环境变化信息，通过保存在地层中的植物化石和孢粉研究第三纪气候和环境变化已成为当今国际上的重要研究领域。 近年来，随着许多定量化的古气候分析方法(如：叶相分析法、树木年轮气候学法、共存分析法和特有种气候分析法）的不断出现，研究精度愈来愈高，已从定性描述过渡到定量化重建的阶段。 在本研究论文中，我们利用德国科学家Mosbrugger和Utescher在1997年倡导的共存分析法对海南岛长昌盆地始新世气候进行定量研究，并对盆地当时的古植被进行了重建。 长昌盆地始新世孢粉植物群以被子植物花粉占绝对优势(94.5%)，主要以壳斗科个体极小的三沟、三孔沟花粉为主(88.9%)，其他热带一亚热带分子有枫粉、山矾粉、棕榈粉和桃金娘粉等;裸子植物花粉含量较低(<3%)，以松粉为主，铁杉粉、杉粉和麻黄粉零星出现;蕨类植物孢子含量低(<2.7%)。孢粉组合表明始新世时盆地中央的平原或丘陵地带生长着亚热带常绿落叶阔叶林，在盆地周围的山地生长着温带常绿落叶阔叶林和针叶林植被。 通过共存分析获得的长昌盆地始新世气候参数如下：年均温为14.2 - 19.4oC;最热月均温为24.1-29.1 0C;最冷月均温为1.7-8.6 0C;年较差为18.6-24.6oC;年均降雨量为797.5 -1113.3 mm;最大月降雨量为141.5 -268.1 mm;最小月降雨量为8.9- 14.1 mm。 我们将长昌盆地始新世孢粉植物群和古气候与吉林珲春始新世孢粉植物群和古气候进行比较，结果表明始新世时两地虽然相距23个纬度，但南北气候差异不大，均比较温暖湿润。其可能原因是：一方面，当时我国位于欧亚大陆的东南缘，受大气环流和洋流的影响比较均一;另一方面，始新世时青藏高原抬升并不剧烈，我国大部分地区的地势较为平缓，地面大气层的密度比较均匀，气温保持匀和状态。

四川黄龙沟兰科植物多样性及影响繁殖成功的生态因子

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。

中国产三种野生稻比较胚胎学研究

普通野生稻是热带、亚热带分布种。在我国主要分布于南方几个省区。普通野生稻与栽培稻同属AA型染色体组，与栽培稻亲缘关系最近，可能是栽培稻的祖先种。从农学和育种学角度对普通野生稻开展了不少研究工作。但对其胚胎学方面的工作，似乎无人涉及。本文针对这一情况而展开工作，主要结果如下： 1．花药还处在造孢时期，花药壁层由4-5层细胞组成，而且被胞间连丝联结，其造孢细胞间存在胞间连丝和胞质通道． 2．小孢子母细胞减数分裂时，其胞质分裂是连续型，小孢子呈左右对称排列。在小孢子和花粉粒发育过程中，有明显极性存在。在小孢予液泡化后期，小孢子核和细胞质远离小孢子萌发孔和绒毡层呈极性分布o在二核花粉粒时期，花粉粒中淀粉粒的积累也呈极性方式，即从萌发孔处开始积累，向远离萌发孔处推进。 3．花粉粒中的二精子，具有“头尾一状结构。精细胞与不规则形状的营养核存在空间上的物理联结。 4．在自由小孢子期，绒毡层内质网发生叠堆，可能是对小孢子液泡化后产生的膨压和张力的一种适应。绒毡层在小孢子液泡化中期开始退化，开始退化的绒毡层表现为内质网腔膨大，核周腔增大，核孔数增加． 5．在二胞花粉时期，内壁形成之前，出现4-5层的层状结构，这在禾本科其它植物未曾观察到。 6．普通野生稻花药开裂与双子叶植物明显不同，没有circular cell clus-ter和stomium结构。其花药开裂通过“开裂腔一来完成的，败育的花药不形成开裂腔，并建立了模型。 7．胚囊发育为蓼型，反足细胞分裂形成反足组织，反足组织含有大量淀粉粒，反足细胞直到胚乳细胞化时才退化，反足细胞在胚和胚乳发育中起着积极作用． 8．合子在受精后约6小时开始横向分裂，形成两个大小不等原胚细胞，接着顶细胞第二次纵向分裂。在原胚期，其基细胞具淀粉粒，且细胞通过胞间连丝相互联系．胚柄伸入珠心组织直至子房壁，为营养物的输入提供了有效的通道． 9．胚乳发育属核型。胚乳细胞化通过初期自由生长壁形成细胞壁，后期通过成膜体和细胞板的方式共同形成细胞壁。刚形成的胚乳细胞通过胞间连丝相连，并含有各种细胞器。 10.通过对8个居群(群体)398个子房切片观察，在普通野生稻中未发现有无融合生殖现象。

杉木生殖生物学特性的研究

本文就杉木大小孢子、雌雄配子体发育、受精作用、新细胞质形成以及细胞质遗传进行较为详细的研究，主要结果如下： 1.2月底小孢子母细胞进入减数分裂，其核相的变化与通常所描述的一致，细胞器集中排列在赤道板附近，其中质体有一重建的过程。当分裂完成时，在四个核之间产生胼胝质壁，细胞器随机分配在四分体中，每个四分孢子含有线粒体、质体、核糖体、高尔基体、脂体、RER和一些液泡。 2.花粉外壁的形成开始于四分体。颗粒状外壁外层和纤维状的原外壁几乎同时产生，具有三层结构的片层状外壁内层的形成晚于外壁外层。初期外壁外层的物质由小孢子和绒毡层共同提供，后期则主要由绒毡层形成的乌氏体所叠加;外壁内层则由小孢子本身分泌的物质形成，在液泡化之前厚度及数目达到最大，片层之间存在广泛的交叉和融合。3月底花粉成熟，花粉壁由颗粒状外层、片层结构的外壁内层和厚的纤维状内壁所组成，在喙处只有一层外壁内层和内壁。各种细胞器的活动在四分体及游离小孢子时期最为活跃。 3.绒毡层的变化与小孢子的发育密切相关，前者具有发生、发展和解体的过程。期间绒毡层分泌的圆球体在结构上有所不同，减数分裂时为中间电子密度深、外围浅的圆球体结构;四分体及游离小孢子时为中间电子密度浅、外围沉积有孢粉素的乌氏体;成熟花粉时为星芒状的乌氏体，它们共同形成花粉的我壁。绒毡层细胞中的细胞器也经历一个变化过程，造粉体的含量在四分体时达到高潮，在小孢子液泡期时基本消耗殆尽并解体;大量的粗糙内质网成零分布在质膜处，并与质膜走向平行。绒毡层解体时出现特殊的现象，具多个由多层膜组成的吞噬泡，并成堆分布，RER和线粒体为最后解体的细胞器。绒毡层外切向面的周绒毡层膜由两层膜组成，其上分布有大量的孢粉素和乌氏体。 4.萌发的花粉管4月底穿过珠心顶端，内含两个不育核和一精原细胞，不育核分布在具有淀粉、脂滴、线粒体和RER的原花粉细胞质中，位于精原细胞之前，这种关系保持到受精前。6月初精原细胞体积迅速增加到最大，相应的细胞质也发生变化，以线粒体为主的细胞质中出现少量质体，线粒体再资分化，细胞质中含有大量的可溶性多糖。 5.受精前，精原细胞分裂产生两个大小和形状相同的精细胞，彼此之间由胞间连丝的横壁联系在一起，并被原花粉细胞质所包被。精细胞中质体和淀粉粒的数量大幅度增加。精核们于细胞的中央，细胞质呈现区域分布的特点，据所含细胞器的差别，人核膜向外，细胞质分为五层，中间两层最为突出，即线粒体层和淀粉层，其间有大量核糖体的存在，线粒体层位于淀粉层的里面。这两层占据精细胞的大部分体积。 6.雌配子体游离核时期持续时间较长，近两个月，而从细胞化到卵细胞成熟则非常迅速，大约只需两周左右的时间。进一步发育，颈卵器中的液泡减少，细胞质变浓。初期少量的质体和淀粉粒被膨大的内质网片段和小泡的融合而与细胞质相隔，并最终退化。小内含物增加，亲锇颗粒出现。 7.成熟的卵细胞中具有大量各种形式的小内含物，细胞质被平行和环形的内质网所分隔。核膜外围有一圈疏松排列的亲锇颗粒，核仁变为多个基本为圆形的小核仁。没有质体的存在，大量脱分化的线粒体和核糖体集中分布在卵核的下部。 8.受精作用主要发生在6.9-6.16日期间，雄性细胞质始终伴随着精核向卵核移动，当两核接近时，朝向精核－面的卵核形成凹陷内，性细胞质覆盖在精核之上并最终包围两性核，而把雌性细胞质排除在外。因此，受精卵周围的胞质主要为由质体、线粒体和核糖体组成的新细胞质，且线粒体和质体的分布形式与精细胞的相同，即线粒体在里层，质体在外层。 9.融合后的合子核随即进行有丝分裂，形成两个原胚游离核，两个游离核同步分裂，并向基部移动，游离核始终分布在新细胞质中。八游离核时形成细胞壁，原胚属标准型。胚细胞中基本不含淀粉粒，具有大量的线粒体、高尔基体、RER和原质体。原胚之上的卵细胞质退化解体。杉木的质体和线粒体均为父本遗传。 10.幼胚的胚性细胞和胚柄细胞具有明显的差别，主要表现在质体的存在形式和高尔基体的数量上。胚性细胞中，原质体分布在核周围，大量的RER、高尔基体和线粒体平行于胚的走向;位于其上的胚柄细胞则含有淀粉粒和特别多的高尔基体。具简单多胚和裂生多胚，胚柄系统发达，7月底出现根原始细胞，8月中旬胚分化完成，具有两个子叶。

青蒿开花与青蒿素生物合成相关性的研究-金丝桃和百金花二苯甲酮合酶基因的克隆，异源表达及功能分析

第一部分：青蒿开花与青蒿素生物合成相关性的研究 青蒿素是从中药青蒿中分离出的倍半萜内酯化合物，目前是世界上唯一有效的治疗脑型疟疾和抗氯喹恶性疟疾的药物。青蒿植株中青蒿素含量在开花期最高，但是目前尚不清楚开花与青蒿素生物合成的关系。为此，我们用光周期（短日照）诱导青蒿提前开花，不仅同时获得了开花与不开花的青蒿植株，而且还成功地在同一植株上诱导部分分枝开花，另一部分分枝保持营养生长状态。这一实验体系为研究青蒿开花与青蒿素生物合成的相关性奠定了基础。实验结果表明，开花与不开花青蒿植株青蒿素含量有明显差异。开花植株的青蒿素含量在前2周内逐渐提高，第三周（开花期）达到最高，并保持一周左右，在随后的2周内下降。青蒿植株开花后，叶片便开始老化变黄，逐渐死亡。未开花青蒿植株的青蒿素含量动态在前三周内与开花植株类似，但是这种高青蒿素含量状态能保持较长时间，至少在随后的2周内没有下降。未开花植株的叶片依然保持绿色。这一结果表明，开花不是导致青蒿素含量提高的直接原因。 扫描电镜观察结果表明，幼嫩叶片上的毛状腺体( trichrome)结构是完整的，而在老化的叶片上，则观察到了相当比例(40-50%)破损的腺体。这可能是导致青蒿素含量下降的直接原因。 不同生态型青蒿对光周期的反应是不同的。在北京地区，本地青蒿在8月初便开始开花，而来自四川武陵的青蒿则要到9月份才能开花。根据这一特性，采用“南蒿北栽”的方法，能够使青蒿保持较长时间的营养生长状态，延长适于采收的时间。 第二部分：金丝桃和百金花二苯甲酮合酶基因的克隆，异源表达及功能分析 植物次生代谢物山屯酮( Xanthones)仅存在于龙胆科和藤黄科植物中。它们具有抑制单胺氧化酶，细胞毒素及抗肿瘤活性。 含有1 3个碳原子的二苯甲酮是山屯酮生物合成的中间产物，是由二苯甲酮合酶催化合成的，这一反应是山屯酮生物合成的关键步骤。二苯甲酮合酶已经在金丝桃和百金花细胞悬浮培养系统中检测到，并进行了细致的生化水平上的研究。本研究是在上述研究的基础上，进一步克隆该酶的基因，并进行异源表达及功能分析工作，以便更好地了解和调控山屯酮的生物合成。 用PCR和RT-PCR技术，从金丝桃cDNA文库和逆转录产物中分别克隆到一个基因HBPS1和HBPS2，从百金花cDNA文库中克隆到一个基因CBPS1。HBPS1含有1402个碱基，其开放阅读框架编码390个氨基酸，分子量为42.7 kDa，等电点为6.55。HBPS2含有1398个碱基，其开放阅读框架编码395个氨基酸，分子量为42.8 kDa，等电点为5.78。CBPS1含有1383个碱基，其开放阅读框架编码389个氨基酸，分子量为42.7 kDa，等电点为7.88。与GenBank中序列同源性比较结果表明：在氨基酸水平上，HBPS1与茶（Camellia sinensis）查尔酮合酶的同源性高达92%，HBPS2与萝卜（Raphanus sativus）查尔酮合酶的同源性为64%，CBPS1与茶（Camellia sinensis）查尔酮合酶的同源性为71%。HBPS1与HBPS2的同源性仅为62%。 将三个新克隆的基因的ORF整合到载体pGEX-G上的谷胱甘肽还原酶S基因下游，构建成转化质粒，并在大肠杆菌中诱导表达。结果表明，这三个基因的ORF片段均能被表达成约68 kDa的产物，这与期望的结果一致。 活性检测结果表明，HBPS1是查尔酮合成酶，其底物为香豆酰辅酶A和丙二酸单酰辅酶A，对这两种底物的亲和性KM分别为：香豆酰辅酶A 2.8μM，丙二酸单酰辅酶A，11.2μM。最适反应条件是350C，pH7.0，DTT浓度10 μM。 HBPS2是二苯甲酮合酶，其底物是苯甲丙氨酰辅酶A，和丙二酸单酰辅酶A，对这两种底物的亲和性KM分别为：苯甲丙氨酰辅酶A 2.4 μM，丙二酸单酰辅酶A 9.6μM。最适反应条件是350C，pH 6.5，DTT浓度50 μM。而CBPS1则没有检测到任何活性。从同一种植物中同时获得了查尔酮合酶和二苯甲酮合酶，对研究这两种十分相近的酶的差异表达，酶促反应机制等问题将非常有利。

羊草生殖生物学研究

羊草 (Leymus chinensis (Trin.) Tzvel. ) ，隶属禾本科赖草属，是欧亚大陆草原区东部的重要草原建群种之一。羊草是牧草之王，属于我国有比较优势的战略性生物资源，对我国北方畜牧业发展以及保护生态环境均具有重要作用。 羊草较弱的有性生殖特性限制了其应用，本文从实验生物学角度，研究了羊草有性生殖的基本特点，并试图通过现代分子生物学手段探讨自交不亲和性的有关机理。本论文的主要结果如下： 1. 实验发现羊草具有自交不亲和性。以6 个羊草居群为材料，测定得知开放授粉时的结实率在6.5% - 56.7%之间，自交时结实率为0.6% - 4.3%，差异极其显著; FDA 染色法检测结果显示羊草成熟花药中有活性的花粉达到92.2% 以上;在发育时间顺序和空间结构上，羊草雌蕊、雄蕊适于异花和自花授粉;花粉柱头亲和性实验表明，自交花粉只有5.5%-11.7% 是亲和的，杂交花粉亲和率达到了60.0%-84.8%，说明自交花粉在柱头上萌发受到抑制，其次，荧光显微镜还观察到“不亲和花粉”在进入柱头后生长缓慢，或停止延伸。 2. 初步确定羊草自交不亲和性具有配子体型遗传特点。以不同居群羊草杂交后的姊妹系作为实验材料，观察到自交组合的亲和率变幅为0 % - 6.9 %，杂交组合的亲和率具有连续性变异和变幅较宽的特点（47.5％ - 96.0 %），且正反交结果具有一定的一致性（88.2％），表现出配子体遗传特性。 3. 羊草居群内结实率存在一定变异。以羊草单株为单位分别进行自交、随机互交和开放授粉，结果显示三者的平均结实率分别为4.6%，18.1% 和35.7%，株间的变异系数分别为33.4%，21.2%和17.1%，这些株间的变异均达到统计上的显著差异;同时羊草自交、杂交和开放授粉之间具有一定的相关性，显示羊草的这种株间差异与株系本身的生理特性相关。 4. 分离了羊草硫氧化还原蛋白 H 基因(ThioLc)并对其功能进行了分析。克隆了ThioLc全长和cDNA序列。序列分析结果显示，DNA全长2257 bp，包括3 个内含子和4 个外显子，与水稻Thio h 的cDNA 序列相比，具有 32.0% 的同源性;Southern 杂交显示 ThioLc 在羊草基因组中是单拷贝;Northern 杂交显示 ThioLc 在羊草根、茎、叶和幼小的雌蕊中没有表达, 在成熟雌蕊和幼小的花粉中微量表达, 在成熟花粉中大量表达，说明分离的羊草硫氧化还原蛋白H 基因具有花粉特异表达特点。 5. 原核表达的ThioLc 蛋白具有较高的催化活性。构建了ThioLc 基因的原核表达载体，检测证明ThioLc基因在大肠杆菌中正常表达;提取表达蛋白，纯化，用胰岛素和二硫苏糖醇反应体系进行硫氧化还原蛋白的催化作用反应，结果表明表达的蛋白具有催化活性。这一结果为进一步搜寻靶向蛋白和研究该蛋白的结构、功能和作用方式奠定了基础。