萱草属的进化与分类

根据现有记载，萱草属约有20种，主要分布在东亚，由于种间在外部形态和核型上的高度相似性，加之长期人工栽培，使本属植物的分类成为一个难题，我们做了大量的野外调查和温室栽培试验，获得了一些有意义的观察结果，对核型变异做了详细定量分析：系统观察了花粉扫描电镜特征，为了揭示属内可能的表征和分支关系，运用聚类分析，主成分分析及简约分析对属下类群做了定量研究．本文得到如下主要结论． 1．虽然迄今为止许多核型观察结果未能得到有分类学意义的结论，运用数量分析方法比较各分类群核型定量变异结果表明，其分类学意义是明显的，例如，北黄花菜、黄花菜和小黄花菜三者外部形态很一致，核型亦高度相似：大苞萱草和多花萱草的核型公式虽与前三者相同，但已出现明显的数量变异．同样，北萱草，折叶萱草和西南萱草虽有相同核型公式，亦出现明显数量变异．萱草则与所有其他类群的核型均有明显差别．核型对称性分析表明，臂比不对称性出现一个由低到高的演变序列：但长度不对称性与此无明显相关性．萱草和折叶萱草的臂比不对称性最低，西南萱草和北萱草升高，黄花菜，大苞萱草和多花萱草等最高． 2．观察到三种类型花粉;舟形具网纹，舟形具疣纹和亚球形具疣纹．萱草，北萱草，大苞萱草，北黄花菜，黄花菜，小黄花菜及多花萱草具第一种类型花粉;折叶萱草和西南萱草具第2种类型花粉;矮萱草具第三种花粉．以广义百合科其他类群作为复合外类群进行比较，推测花粉形态的演化序列为：舟形具网纹一舟形具疣纹一亚球形具疣纹． 3．在外部形态上，萱草因具二叉分枝花序，叶型苞片，根膨大适中，花蕾顶部绿色及花筒占花被比例较小等原始性状状态，结合不对称性较低的核型特征和舟形具网纹花粉特征，是现存种类中最原始类群;折叶萱草及北萱草等具较短的花筒，二叉分枝花序，单色花被及花蕾部绿色等特征显得进化程度不高．黄花菜因具夜间开花习性，长花筒，叶鞘红色等状态被认为是进化类群，大苞萱草高度压缩的花序形成头状花序，具总苞状宽大苞片及绳索状根被认为是特化类群，矮萱草个体矮小，单花，具亚球形疣纹花粉亦被认为是高度特化类群．外部形态，花粉特征，核型及地理分布之间存在着相关性;随地理水平分布由南向北，外部形态特征由原始到进化，核型不对称性由低到高：随地理垂直分布由低向高，形态特征由复杂到简化，核型不对称性由低到高，花粉形态由舟形具网纹到舟形具疣纹再到亚球形具疣纹，这两种趋势结合起来构画出了本属植物演化和地理分布的基本轮廊． 4．萱草是一个孤立的属，没有明确的外类群可供比较．在现存类群中．Dahlgren等(1985)认为本属与分布在非洲，地中海地区，西亚及中亚的Asphodeloideae（亚科）有较多的共有特征．本文比较了两个类群之后发现，萱草不但在许多一般特征上与Asphodeloideae -致，而且在小孢子同时型发生及含蒽醌等被认为是Asphodeloideae典型属性的特征上亦与后者相同．这些共有特征显示出二 者在系统发育上一定的联系．进一步比较发现两者在有差异的特征中，萱草属显得较为进化．二者的分布区是完全不同的;Asphodeloideae分布在中亚及其以西地区和非洲，而本属分布在东亚，延及西伯利亚，据本文分析，欧洲生长的一个种(H.lilioasphodelus，北黄花菜)是归化类群．北美和台湾没有自然分布，但栽培植物均生长良好，而且已有归化植物．由此似乎可以推测，本届的祖先与Asphodeloideae的祖先有亲缘关系，这种关系似可远溯到第三纪古地中海时期，或许当时与Asphodeloideae祖先有关系的一个分支分布于古地中海东南缘的康滇古陆，即与现今横断山地区相应的地区，由于喜玛拉雅造山运动引起的地质，地理和气候剧变，某些类群灭绝了，一个类群发展成现今的萱草属． 5．由于本属各分类群间形态及核型相似性程度较高，种间极易（人工）杂交，似无必要在属与种间增设组或系，根据本文研究结果及参考有关分类文献（国外种类），我们将萱草属处理为10种2亚种13变种：H.darrowiana Hu;小萱草(H.dumortieri Morr.)及北萱草(var. esculenta (Koidz.) Kitamura;西南萱草(H.forrestii Diels);萱草(H.fulva (L.) L.)及var. aurantiaca (Baker) Hotta, var. disticha (Donn.) Baker，重瓣萱草(var. kwanso Regel)，var. littorea (Makino)Hotta，长菅萱草(var. longituba (Miq.) Maxim，var. maculata Baroni，var. pauciflora Hotta et Matsuoka, var. rosea Stout, var. sempervirens (Araki) Hotta; H. hakuunensis Nakai;北黄花菜 (H. lilioasphodelus L. Var. lilioasphodelus)及黄花菜(ssp. citrina (Baroni) Xiong)，小黄花菜(ssp. minor(Mill.) Xiong)，var. corcana (Nakai) Xiong;大苞萱草 (H. middendorfii Trautv. et Mey var. middendorfii)及var. exaltata (Stout) Kitamura，长苞萱草(var. longibracteata Xiong);多花萱草(H. multiflora Stout);矮萱草(H. nana Smith ct Forrest);折叶萱草(H.plicata Stapf)。

裸子植物的分类和系统发育研究—松科的分类、地理和种系发生研究，中国红豆杉科、三尖杉科、南洋杉科和银杏科的分类学研究

球果类植物是现存裸子植物中最为繁盛的一群，也是目前组成北温带森林植被的重要成分，我国是球果类植物科属的重要分布、分化或保存中心。对这些科属的分类和系统发育的研究，无疑对北温带的森林植被的研究，以及林业生产均具有重要的理论和实用价值．本研究即是围绕着球果类中的Pinaceae，Taxaceae及Cephalotaxaceae等科展开的研究，内容主要包括以下几方面： 一、在《中国植物志》第七卷的基础上，完成了《FLORA OF CHINA》中裸子植物Ginkgoaceae，Arancariaceae Pinaceae，Taxaceae，和Cephalotaxaceae各科的修订和编写． 建立2个新种、2个新变种、12个新组合、64个新异名、2个新分布，2个新启用名，分类群及其名称的变动和增补，以及增补异名57个。 二、根据植物的地理分布与系统发育统一的原理，在资料分析和实验的基础上，运用表征分析和分支分析研究方法，同时结合化石和地史资料，针对松科的分类、地理分布、以及起源分化和扩散等问题进行了一系列系统的研究，主要结论如下： 1．提出松科分类的新系统，将松科划分为三个亚科：松亚科Subfam．Pinoideae:仅一属Pinus Linn．： 落叶松亚科Subfam．Laricoideae Melchior＆Werderm, emend．N．Li et L.K．Fu：包括四属Larix Mill.，Cathaya Chun&Ku:tng, Picea A Dretr. andPseudotsuga Carr．;冷杉亚科Subfam．Abietoideae Pilger, emend．Frankis:包括五属Abies Mill．，Cedrus Trew, Pseudolarix Gord．，Keteleeria Carr.,and Tsuga Carr． 2．构思和绘出了以地质年代为纵座标的松科系统发育树。 3．进行松科植物分区，将松科划分为6区、4亚区。并分别附有分区图、各区所分布种数的统计表、以及各属目前的地理分布和化石分布图。 4．松科在地质时期曾是一个很庞大的类群，现代松科只是其祖先中少部分喜温性分支的后裔，其兴旺与温带成份的出现关系密切，可能是一类衍生类群． 5．松科的起源时间虽然可追溯到侏罗纪甚至三迭纪，但现代松科各属的出现时间大约是在早白垩纪至第三纪之间。 6．松科各属可能并非起源于同一时间和地点。松属可能是现存的、最早分化出来的类群，于侏罗纪至早白垩纪间起源于欧美古陆;其它属则到晚白垩纪至第三纪早期（有1-2属至中期）才陆续从其祖先复合体中分化出来。 7．现代松科的早期扩散可能存在着以下三条主要的迁陡路线，即：欧美路线、欧亚路线和古白令路线．

蕨属的系统发育及谱系地理学研究

蕨属（Pteridium Gled. ex Scop）分布范围极广，几乎遍布于全世界。关于此属的属下分类一直争论不休，主要是因为此属的分布广，形态变异比较大，变异类型之间形态差异不显著，缺乏明确的鉴别性状，或者变异类型之间存在过渡。 本研究利用叶绿体rps4-trnS DNA序列和trnS-G DNA序列构建了世界不同地区蕨属植物的系统关系及中国区域蕨属植物的系统关系，同时构建了世界不同地区蕨属植物的单倍型关系。我们发现，（1）南美洲和澳洲的蕨属植物分化最早;（2）北美洲的蕨属植物遗传变异最丰富，有多条相互独立的进化线（evolutionary lineages）;（3）欧亚大陆和非洲的蕨属植物都与北美洲具有密切关系;（4）大洋洲的蕨属植物同时受南美洲和亚洲蕨属植物的影响;（5）东亚的蕨属植物直接受北美洲蕨属植物的影响，与欧洲和非洲没有直接的关系;（6）非洲和欧洲的蕨属植物关系密切，有着相同的起源。 根据不同地点的蕨属植物的系统关系和单倍型Network关系，我们认为，蕨属植物起源于南美洲，而后向北美洲和澳洲扩散。在北美洲东部和东南部蕨属植物得到繁荣并分别向三个方向扩散与分化。第一个方向是朝北美西部扩散，第二个方向是两次独立扩散到亚洲，第三个方向是扩散到非洲，进而由非洲向欧洲扩散。 根据叶绿体基因所揭示的世界不同地区蕨属植物的发生和发展规律结合前人的研究，我们认为蕨属包含四个物种。Pteridium aquilinum (L.) Kuhn，分布于北美洲、亚洲、非洲和欧洲。该种分布广泛，存在一定的地理分化，可进一步划分8个亚种。Pteridium esculentum (G. Forst.) Cokayne，分布于南美洲，并扩散到澳大利亚，甚至东南亚国家。Pteridium caudatum (L.) Maxon，分布于中美洲和南美洲，是个异源四倍体。Pteridium semihastatum (Wall. ex Ag.) S.B.Andrews，分布于澳洲和东南亚，是个异源四倍体。 通过分子数据和形态分析相结合，作者认为中国蕨属包括两个亚种，即蕨[Pteridium aquilinum (L.) Kuhn subsp.japonicum (Nakai) Á.Löve & D.Löve]和毛轴蕨[Pteridium aquilinum (L.) Kuhn subsp. revolutum (Bl.) X. Q. Chen, stat. nov.]。作者认为，《中国植物志》中记载的食蕨，特有种云南蕨、糙轴蕨、镰羽蕨和长羽蕨并不存在或只是蕨或毛轴蕨的变形，或者毛轴蕨与蕨的杂交个体。 为了今后更进一步研究蕨属植物的系统与进化关系、居群的遗传结构等问题，作者还分离了8个具有多态性的微卫星位点，探讨了微卫星引物开发设计过程中如何提高效率等问题。

秦岭苔类植物的研究和中国剪叶苔属（Herbertus S. Gray）的分类学修订

本论文包括两部分的内容，第一部分是秦岭苔类植物的区系研究，第二部分是中国剪叶苔属Herbertus的分类学修订。 秦岭位于我国的中部，东经104º30´～112º52´，北纬32º50´～34º45´N，约76 500 km2。它主要位于陕西省的南部地区，并包括了河南、甘肃和湖北的部分县、市。秦岭的最高峰是太白山，海拔3 767米。秦岭是长江和黄河的分水岭，也是我国温带和亚热带气候的过渡地带。 本研究包含了对自19世纪开始对秦岭苔藓植物的主要采集活动的回顾，和截止2008年以来对秦岭苔类和角苔类植物报道的总结和分析，且首次给出了一份秦岭地区详细的苔类植物的名录，并包括了各个种在秦岭地区的详细分布。根据目前的研究，现已知秦岭的苔类植物有226种（包括种下单位，以下同），其中角苔纲1科3属6种，苔纲30科59属220种；提出了1个新异名：Radula constricta Steph.被处理为Radula lindenbergiana Gottsche var. atypa Massalongo的异名；并提出了1个新组合Metzgeria pubescens var. kinabaluensis (Kuwah) F.X. Li & Y. Jia；发现秦岭新分布的苔类有78种。根据种数，秦岭地区苔类的优势科为光萼苔科（34种），其次为耳叶苔科（23种），裂叶苔科（23种）和羽苔科（19种）。 通过对这些种地理成分的统计，发现秦岭苔类的地理成分以北温带成分为主，占35.05%；其次是东亚成分占到31.78%，这两种地理成分在秦岭占了很大比例，高达66.83%。热带成分相对较少，有22种，占到10.29%。对于苔类来说，中国特有成分在秦岭地区较多，已知有34种，占到15.89%。说明秦岭地区苔类地理成分以温带为主，热带成分占少量比例，且秦岭地区的特有性也比较高。 文章第二部分是对中国剪叶苔属Herbertus S. Gray的分类学修订。剪叶苔属隶属于剪叶苔科，是一个古老而自然的类群，广泛分布于热带和南北温带地区。剪叶苔属植物由于其叶横生或近于横生，侧叶2裂，腹叶2裂或部分不对称3裂，并具假肋，叶细胞具大的三角体而明显区别于苔类的其它属。虽然这个属的概念比较清楚，但在属内种间的划分上存在较大的问题，是苔类中分类较混乱的一个类群。剪叶苔属种的概念多基于叶片形态，包括裂瓣的顶端细胞和假肋的形态及叶基盘边缘附属物的形态。但这些形态特征具很大的可塑性，性状不稳定，造成该属种的概念很模糊。目前全世界剪叶苔属约100余种。中国剪叶苔属的种类尚不确定，《中国苔藓志》中报道了中国有25种l亚种，但Juslen在2006年对亚洲剪叶苔属的修订中，提到中国分布的仅有6种。二者的研究中都存在有一些疏漏和不足之处，对有些种还有争议；且他们的研究中引证的标本都很少，不能全面反映中国剪叶苔属的种类和分布情况。 本研究着手于中国的剪叶苔属，从模式标本入手，从模式标本入手，结合对前人文献中引证标本的查阅，并检视了全国各大标本馆收藏的大量该属的普通标本，对于分类归并上有争议的种，采用扫描电镜和分子生物学的手段进行实验性的研究，对中国的剪叶苔属进行一个全面系统的分类学修订。期望通过本研究，明确中国剪叶苔属的种类和分布情况，为东亚乃至世界剪叶苔属的分类修订提供一份翔实的资料。共查阅了剪叶苔属26个种的模式标本，并检视了中科院北京植物研究所、华南植物园和深圳仙湖植物园馆藏的大量该属植物标本，约600余份。 通过本研究，提出2个新异名：将H. buchii Juslén和H. longispinus var calvs Massalongo处理为H. dicranus (Taylor) Trevis.；将樱井剪叶苔H. sakuraii (Warnst.) S. Hatt.（原并入H. dicranus）和H. minimus Horik.（原并入H. dicranus）重新提出；发现1个中国新分布：H. setigerus (Steph.) H. A. Mill.；确认中国的剪叶苔属17种1亚种：剪叶苔H. aduncus (Dicks.) Gray，剪叶苔纤细亚种H. aduncus subsp. tenuis (A. Evans) H. A. Mill.et E. B. Bohrer，H. armitanus (Steph.) H. A. Mill.，南亚剪叶苔H. ceylanicus (Steph.) Abeyw.，长角剪叶苔H. dicranus (Taylor) Trevis.，高氏剪叶苔H. gaochienii Fu，广东剪叶苔H. guangdongii P.J. Lin & Piippo，卵叶剪叶苔H. herpocladioides Scott. et. Miller，红枝剪叶苔H. huerlimannii Miller，细指剪叶苔H. kurzii (Steph.) H. A. Mill.，长肋剪叶苔H. longifissus Steph.，长刺剪叶苔H. longispinus Jack et Steph.，H. minimus Horik.，长茎剪叶苔H. parisii (Steph.) H. A. Mill.，多枝剪叶苔H. ramosus (Steph.) H. A. Mill.，樱井剪叶苔H. sakuraii (Warnst.) S. Hatt.，短叶剪叶苔H. sendtneri (Nees) Lindb.和H. setigerus (Steph.) H. A. Mill.。本研究还在扫描电镜下观察了H. armitanus、长角剪叶苔H. dicranus和多枝剪叶苔H. ramosus的孢子形态。对于剪叶苔属的修订，还需要更多模式标本的借阅，随着研究深入，剪叶苔属的种类可能会有大量的减少，中国剪叶苔属的种类也将会有一定的减少。

普通烟草与毛曼陀罗族间体细胞杂交的研究

采用PEG／DMSO融合法，从普通烟草(Nicotiana tabacum L.cv.Xanthi nc)叶肉和毛曼陀罗(Datura innoxia Mill.)茎或叶愈伤组织原生质体融合获得I5株花盆中健康生长的族间体细胞杂种植株;其中11株是在没有选择压力的条件下获得，4株则是在有IOA和R6G选择系统存在下获得。同时获得一株试管开花且形态异常的植株和一株花盆中生长的嵌合植株。lOmM IOA和I5μ g／ml R6G均能分别有效地抑制烟草叶肉和毛曼陀罗愈伤组织原生质体的分裂;10% DMSO能显著提高原生质体融合率;PEG种类并不重要，但浓度则很重要;BAP较ZT，KT对植株分化有更好的诱导效果。杂种的形态、细胞、同工酶、Southern杂交，花粉育性分析结果如下：1、l5株杂种较双亲普遍株型矮小，生长缓慢，形态接近烟草但不很正常，根据形态特征可分为两种类型：(1)共有8株，其叶片大小、形状、颜色、开花习惯、花类型（单花）等均与毛曼陀罗接近，但子房败育;(2)共有7株，其株型、叶片形状、颜色、光滑度、花形状、类型（圆锥状花序）、颜色更接近烟草，但少数杂种开单花或先单花后圆锥状花序或先单花后两种花并存，且开花时间不一，部分子房败育。2、杂种染色体数目大都在60～90之间，个别者较少(48条)或较多(125条)，没有一株为双二倍体(2n=96)，并全部为混倍体。3、15株杂种植株均有双亲的细胞色素氧化酶同工酶特征谱带;大部分都有双亲的过氧化物酶同工酶特征谱带，少都仅具烟草的谱带。4、Hae Ⅲ／水稻rDNA的Southern杂交分析表明杂种1较双亲多一条谱带，杂种2较双亲也多一条弱带，其它杂种尚待定。5、花粉活力测定表明毛曼陀罗（种子再生而来）的为99%，烟草（原生质体再生而来）为80～90%，而杂种的为24～61%，育性普遍低于双亲。

BADH基因转化番茄提高耐盐性的研究

甜菜碱是植物在盐、干旱或其它胁迫下在细胞中迅速积累的一种相容性有机小分子化合物，它在细胞中的积累与植物抗盐性的提高密切相关。甜菜碱醛脱氢酶（BADH）催化甜菜碱醛转化为甜菜碱。我们将来源于耐盐植物山菠菜（Atriplx hortensis L.）的BADH基因通过农杆菌介导法导入‘百丽春’番茄(Lycopersicon esculentum L. ‘Bailichun’)中，并获得15株转化植株，PCR、Southern和Northern检测表明，其中的6株有外源BADH基因的整合，5株中BADH基因能够正常表达，但不同植株间BADH基因的表达水平和BADH酶活力有较大差异。对叶片电导率的测定表明，转基因植株比野生型的耐盐性有较大提高。T1代分析表明，检测的两个转基因株系后代遵循孟德尔分离规律，90mmol/L NaCl胁迫下种子发芽率提高了2~4倍，幼苗的苗高、根长和须根数三个指标均明显优于对照。部分T1代植株在水培条件下能够耐受180mmol/L NaCl胁迫。 植物耐盐的另一机理就是利用液泡膜上存在的转运蛋白将细胞内的有毒离子区域化。我们将已转入编码转运蛋白基因AtNHX1的番茄品种‘Moneymaker’（L. esculentum‘Moneymaker’）株系X1OEA1通过农杆菌介导法转入山菠菜BADH基因，以期获得转双基因耐盐番茄。目前已获得转基因植株，PCR结果证明部分抗性幼苗中已整合了BADH基因，其它各项分子检测正在进行中。

荆条灌丛的生物量、 元素循环及系统的稳定性

本文探计了北京怀柔山区坡积黄土上的次生的荆条（Vitex qhinensic Mill）灌丛的生物量的季节变化规律和元素钾、钙、钠、锌在荆条灌丛中的分布的季节动态及循环特征，并通过相对稳定性指数的求算，对荆条灌丛生态系统的稳定性作出了客观的评价。 荆条的年第一性净生产量为5662.5公斤/公顷•年，其中81.4%来自其根系的生长，枝条的贡献只占13.9%。荆条根系的最高生长速度出现在5～7月，日均增长量为49.7公斤/公顷•天;而枝条的最高生长速度出现在7～10月，日均增长量达8.69公斤/公顷•天，说明光合作用产物首先运往根系，用于根系的生长并积累于根系，尔后才用于枝条的生长。同样，从生物量的动态可以知道光合作用在根系的分配是首先积累于根球，再运往其他部分，在枝条则首先积累于枝条项端。 四种元素在荆条植物体内的浓度的分布，基本上呈一致的规律：生命活动旺盛的部位浓度高，反之就低。钾是荆条中浓度最高的元素，其次是钙、钠、锌。荆条对元素的年吸收量，则是钙最大（60.94公斤/公顷•年），钾次之（40.64公斤/公顷•年），钠为0.3574公斤/公顷•年，锌最小，为0.081公斤/公顷•年。荆条对元素的利用率，为钙1.3 > 钾0.84 > 锌0.85 > 钠0.38。荆条对元素的吸收系数也呈相同的规律。荆条每年因雨水冲失凋落物而损失的元素量仍是钙 > 钾 > 钠 > 锌，而每年因降雨而得到的元素输入则为钾（35.17 公斤/公顷•年） > 钙（31.89） > 钠 （20.64）> 锌。 从荆条灌丛生态系统中钾、锌的循环得出的相对稳定性指数表明该系统是渐进稳定的，但这种稳定性是和人为干扰密切联系。而且该系统离稳定状态尚有较长的距离。

不同生活型植物对机械刺激的反应

机械刺激效应（Effects of mechanical stimulation）是风生态学直接效应的主要表现形式。研究机械刺激对植物的影响，有利于将风的直接与间接效应区别开来，从而精确研究植物对风的反应格局;研究不同生活型植物对机械刺激的反应是植物力学与植物生态学的重要内容，有助于揭示植物对生境的适应机制。 本研究涉及三个实验。第一个实验探讨不同生活型植物对机械刺激和水分互作的响应格局;第二个实验研究匍匐茎草本植物蛇莓对部分机械刺激的反应;最后一个实验揭示不同水分供应条件下，番茄和紫花苜蓿对不同机械刺激频度的响应。在第一个实验中，克隆半灌木羊柴（Hedysarum laeve），一年生草本植物虫实（Corispermum mongolicum），多年生大型禾草沙鞭（Psammochloa villosa）和多年生丛生禾草黑麦草（Lolium perenne）分别接受由两个水平机械刺激（无刺激和刺激60 s d-1）和两个水平水分供应（200 ml d-1和400 ml d-1）组成的处理。在第二个实验中，匍匐茎草本蛇莓（Duchesnea indica）接受4个不同水平的机械刺激：（1）整个克隆不受机械刺激;（2）整个克隆都受机械刺激;（3）除顶端外其余克隆部分受机械刺激;（4）仅克隆顶端受机械刺激，其余部分不受机械刺激。在最后一个实验中，番茄（Lycopersicon esculentum）和紫花苜蓿（Medicago sativa）接受由三个水平机械刺激频度（0，25赫兹和50赫兹）和三个水平水分供应（50ml，150ml和250ml）组成的处理。这些实验主要回答不同生活型植物的生长和（或）机械性状如何响应机械刺激。主要结果如下： （1）在对机械刺激和水分交互效应的实验中，交互效应随物种发生变化。机械刺激和水分的交互效应对羊柴、番茄和紫花苜蓿作用不显著，但对虫实、沙鞭和黑麦草作用显著。 （2）在对机械刺激的研究中，机械刺激对植物的效应有正负之分。如机械刺激降低羊柴和沙鞭的总生物量，表明其是一种胁迫因子。但对于虫实、番茄和紫花苜蓿来说，机械刺激却能不同程度地促进植物的生长。 （3）机械刺激对虫实的机械性状没有显著影响，但对羊柴的机械性状恰好相反。此外，水分对虫实机械性状有显著影响。 （4）不同植物对机械刺激频度的敏感性存在差异。对番茄来而言，50赫兹的机械刺激对其生长具有较强的促进作用;对紫花苜蓿来说，25赫兹的机械刺激对其生长具有较强的促进作用。 （5）蛇莓对局部机械刺激具有显著反应，特别是在顶端进行机械刺激的处理中，整个克隆片段的叶柄长度缩短，根冠比发生改变，将较多的生物量分配到根。 这些结果表明：（1）不同物种对机械刺激和水分互作的反应可能与机械震动方式及物种本身有关;（2）单位植物大小所承受的机械刺激的强度及物种的生长速率是不一样的;（3）不同反应间的相互作用及相互独立可部分解释物种间的效应差异;（4）接触性形态建成的效应不能从一个物种外推到另外一个物种。 以前的研究集中探讨直立茎植物对机械刺激的响应，而对匍匐茎植物的研究极为贫乏。我们对蛇莓部分机械刺激的研究仅仅是一个初步探索。蛇莓的可塑性行为可能是一种适应性策略，因为这类植物常常生长在机械刺激频繁的开阔生境中。上述三个实验仅仅从生长和机械角度探讨了植物的适应性，而要真正揭示植物对多风生境的适应需要对不同物种进行多水平、多层面的研究，以期掌握不同生活型植物对机械刺激响应的一般格局。例如，从激素、细胞、解剖结构等方面探索其内在机制。

番茄种子萌发的高温耐性诱导及其生理效应

番茄（Lycopersicon esculentum Miller）原产于南美西部高原地带，适应原产地赤道附近高地干燥冷凉的气候特点，不耐高温多湿，种子萌发期间对高温非常敏感。本研究以佳粉17番茄种子为材料，试图寻找诱导番茄种子萌发期间高温耐性的方法，并通过研究高温耐性被诱导前后种子内部发生的生理生化变化，探索番茄种子萌发期间不耐高温以及高温耐性诱导的机理。试验结果显示： 25 ℃是种子萌发的最适温度，种子发芽率为97.5%。高温抑制种子的萌发，33 ℃和35 ℃条件下萌发率分别为58.5%和8.5%。 萌发适宜温度预吸胀、低温预吸胀、吸湿-回干预处理可提高番茄种子萌发期间的高温耐性，而水杨酸处理则没有明显效果。种子经25 ℃预吸胀30 h、0 ℃预吸胀10 h、吸湿-回干预处理后在33 ℃条件下的萌发率分别为81.5%、78.0%、90%，在35 ℃下的萌发率分别达到33.5%、42%、48.5%。经以上处理后，种子萌发速率提高，萌发高峰期提前，幼苗生长健壮，根干重增加，活力指数变大。 番茄种子萌发期间遭受高温危害时，电解质渗漏增加，相对电导率升高；脂膜过氧化作用加剧，其产物MDA的含量增加。经萌发适宜温度预吸胀、低温预吸胀、吸湿-回干等方法预处理后，高温伤害减轻，膜的完整性增强，电解质渗漏减缓，膜脂过氧化作用减弱，因而相对电导率降低，MDA含量减少。 高温抑制了抗氧化酶的活性，种子内部SOD、APX、CAT、GR等抗氧化酶活性降低。经萌发适宜温度预吸胀、低温预吸胀、吸湿-回干等方法预处理以后，抗氧化酶活性有不同程度的提高，清除细胞内超氧阴离子自由基的能力增强，因而使过氧化伤害减弱， 适宜温度预吸胀、低温预吸胀、吸湿-回干等预处理方法在保护生物膜的同时，增强抗氧化作用，抑制过氧化伤害，从而提高了番茄种子萌发的高温耐性，这是番茄种子高温耐性提高的生理机制之一。

Population genetic structure of an endemic cyprinid fish, Ancherythroculter nigrocauda, in the upper reaches of the Yangtze River and its implication for conservation

Ancherythroculter nigrocauda is a cyprinid fish endemic to the upper reaches of the Yangtze River, which has been reported to have 2 or 3 chambers to its air bladder. Morphological studies showed no differences between individuals with different types of air bladder, but did demonstrate geographical differences from different sources. After the completion of the Three Gorges Dam, it was expected that the population of this species would decrease, but artificial breeding and stocking is under consideration to protect this species from extinction. In the present study, mtDNA cytochrome b gene sequences were determined and analyzed for A. nigrocauda samples of different morphotypes and sources to identify their genetic differentiations, and thereby guide plans for the artificial propagation and conservation of this species. Haplotype diversity index values (h) and nucleotide diversity values (pi) for all the populations were found to be high indicating their high level genetic diversity. An analysis of molecular variance identified no differentiation among the studied populations. Therefore, we suggested that the individuals of different morphological types and geographical sources belong to the same species. To maintain its high level genetic diversity, it mill he necessary to use large and diverse sources of parental fish for artificial reproduction.

Influence of dioxin and metal-contaminated sediment on phase I and II biotransformation enzymes in silver crucian carp

Several biochemical responses were measured in silver crucian carp (Carassius auratus gibelio) after exposure to sediments obtained from contaminated Ya-Er Lake, No, 1 pond, and an unpolluted reference site, Honglian Lake. After 1 week of exposure, a significant induction of the phase I biotransformation enzyme (ethoxylresorufin-o-deethylase, EROD) was found (83-fold of control), whereas the phase II biotransformation enzyme (glutathione S-transferase, GST) exhibited a slight, but significant induction (1,4-fold of control) after 4 weeks of exposure. The level of cellular glutathione in the liver was also slightly elevated after 4 weeks of exposure. The delayed response of GST to the contaminants indicates that the phase I and phase II biotransformation enzymes are regulated differently in fish. The results suggest that EROD is a sensitive bioindicator to assess the toxicity of dioxin-contamined sediment in the laboratory, (C) 1998 Academic Press.

Structural evolution of mechanically alloyed nanocrystalline FeAl intermetallics

Nanostructured FeAl intermetallics were prepared directly by mechanical alloying (MA) in a high-energy planetary ball-mill. The phase transformations and structural changes occurring in the studied material during mechanical alloying were investigated by X-ray diffraction (XRD). Transmission electron microscopy (TEM) was employed to examine the morphology of the powders. Thermal behavior of the milled powders was examined by differential scanning calorimetry (DSC). Disordered Fe(Al) solid solution was formed at the early stage. After 30 h of milling, Fe(Al) solid solution transformed into an ordered FeAl phase. The average crystallite size reduction down to about 12 nm was accompanied by the introduction of the average lattice strain up to 1.7%. The TEM picture showed that the size of milled powders was less than 30 nm. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

两株耐碱性木聚糖酶产生菌的筛选及产酶条件研究

本文主要研究了从造纸厂碱性土壤中筛选得到的，能够产生耐碱木聚糖酶的两株放线菌X24-14和X15-17。通过16 S rRNA基因序列分析并结合菌株的形态特征以及生理生化特性，初步认为菌株X15-17为拟诺卡氏菌属（Nocardiopsis）的一个潜在新种；菌株X24-14为纤维化纤维菌（Cellulosimicrobium cellulans）。 在此基础上探索了菌株X24-14和菌株X15-17所产木聚糖酶的基本酶学性质。研究发现，两株菌所产的木聚糖酶的耐碱性均较强： 1）菌株X24-14所产的木聚糖酶，在pH 4.2～9.4的范围内能维持较高的活力，pH 9.4条件下，仍能保持80％的酶活力；2）菌株X15-17所产的木聚糖酶在pH 4.0～9.0的范围内能维持较高的活力，pH 9.0条件下，仍能保持80％的酶活力；3）两株菌所产的木聚糖酶均具有较好的pH稳定性，在pH 2.0～11.0范围内稳定，pH 11.0、4 ℃条件下处理24 h仍具有75％的活力。 本文还重点研究了菌株X24-14在不同培养基成分及不同培养条件下的产酶情况，确定了其适宜的产酶条件。结果显示，菌株X24-14的最适碳源为麸皮；最适氮源为蛋白胨；最适产酶pH为pH 8.5。菌株X24-14适宜的产酶条件为：麸皮60 g/L，蛋白胨10 g/L，K2HPO4 7.0 g/L，pH 8.5，接种量为5％，37 ℃，200 r/min发酵培养108 h。 Two strains of actinomycetes, X24-14 and X15-17, which produced alkali-tolerant xylanase were screened from the soil samples collected from a pulp mill in china. Based on the morphological, physiochemical characteristics and 16S rRNA sequence, X24-14 was priminarily identified as cellulosimicrobium cellulans ; X15-17 was priminarily identified as a new species of Nocardiopsis. The investigation examined the enzyme activities which produced by X24-14 and X15-17 under different pH and different temperatures. The results showed that : 1）The xylanase from X24-14 had characteristic of alkali-tolerance: It remains 80% relative activity at pH ranges between pH 4.2 and pH 9.4 under 50℃. 2)The xylanase from X15-17 also showed characteristic of alkali-tolerance, it remains 80% relative activity at pH ranges between pH 4.0and pH 9.0 under 50℃. 3）The xylanase from the two strains showed alkali-stable characteristics. They were stable at pH ranges between pH 2.0 and pH 11.0, showing 75% of its maximal activity remaining under 24 hours of treatment at 4℃. We also studied the effect of different growth conditions: carbon source, nitrogen sources, inoculum size, and initial pH on the production of xylanase of strain X24-14. The results showed that :The optimal carbon source was wheat bran; The optima nitrogen source was peptone; The maximum xylanase activity was achieved in the medium containing 60 g/L wheat bran, 10 g/L peptone, 7 g/L K2HPO4, inoculum size 5% and pH 8.5, under 37℃ in 108 h.

碱法草浆造纸蒸煮黑液厌氧生物降解性及其主要微生物类群研究

造纸行业是造成我国水环境有机污染物的重要污染源之一，其水污染的特点是小厂多、草浆多、工艺落后、污染扩散面广、造成废 水排放量大，每年排放的废水量约39亿立方米，占全国工业废水排放量的1/6，其中有机污染物（以BOD5计）160万吨左右，约占全 国工业废水中有机污染物总量的1/4。尤以占全国制浆造纸行业90%以上的碱法草浆造纸厂的蒸煮黑液量大面广，除含有机物外，还 含有木质素、残碱、硫化物、氯化物等污染物，属于PH值高、色度深、难于治理的高浓度有机废水，对水体污染特别严重，各地要 求治理呼声很高，急待研究并尽快找出各种有效的治理途径。对于碱法草浆蒸煮，黑液高浓度废水的治理，有各种方法，根据国内 的研究进展和我们已有试验工作表明，最经济有效，具有实用价值，在生产上可获得成功是厌氧处理法。近10多年来，国外关于高 效厌氧处理技术研究进展迅速，并出现了多种多样的工艺设备，如高效厌氧生物反应器，并在实用化方面取得了很大成绩，建立了 生产性装置，达到了高负荷运行，效果良好。本试验是根据我们已有研究基础，针对我国国情，对小型制浆造纸厂水污染防治除了 开发碱回收及各种综合利用技术外，要特别加强废水(废液)实用技术研究的指导思想，本试验采用改进型的上流式厌氧污泥床反应 器，设计了两种试验方案，通过试验结果如下。1. 试验方案I—碱法草浆黑液酸化和厌氧发酵I号UASB反应器动态模型试验结果表 明：(1). 采用中温35℃±1℃高效厌氧反应器USAB内装有填料(陶粒)和三相分离器，具有保持高浓度生物量和防止污泥流失的特点 ，污泥浓度Vs 可达30%以上，因而具有高效、节能、产能、滞留期短的优点，当进水CODcr在7500-10000mg/l，HRT由7天缩短到3天 ，有机容积负荷在1.22gCODcr/l·d-3.43gCODcr/l·d时，CODcr平均去除率可达55%-45.5%，最高CODcr去除率可达60.2-63.5%， BOD5去除率可达75.9-83.2%,沼气容积产气率可达0.29-0.67l/l·d，每克CODcr转化为沼气产率达0.39-0.48l/gCODcr·d，CH4含量 65.8-75.5%。厌氧发酵出水再用化学法进行后处理脱除难降解的木质素，CODcr总去除率达80%以上。(2). 动态试验结果表明：采 用酸化—厌氧发酵处理黑液工艺合理，技术路线可行。2. 试验方案II—黑液用化学法(Hcl)去除木质素进行厌氧发酵，II号UASB反 应器动态模型试验结果表明：(1). 采用中温35℃±1℃高效厌氧反应器UASB(内有软填料)，当进水CODcr7000-13000mg/l左右，HRT 由6天缩短到1天，有机负荷由0.98gCODcr/l·d增加到11gCODcr/l·d时，COD平均去除率均可稳定在70-77%，BOD5去除率为87.3- 93.1%，沼气容积产气率0.21-2.6l/l·d，每克CODcr转化为沼气产率为0.39-0.48l/gCODcr·d，高的可达0.53l/gCODcr·d，转化 率较高，CH4含量63-70%。(2). 试验证明碱法草浆黑液物化预处理—厌氧发酵处理的技术路线也是可行的，工艺合理、效果较好。 在有条件的工厂可采用。3.厌氧发酵阶段几大类群微生物计数表明：(1). 当发酵工艺和运行处于相对稳定状态时，微生物群体的 组成也达到相对的稳定，各类微生物之间保持动态平衡关系。当产乙酸菌的数量为107-108个/ml时，产甲烷菌的数量为105-106 个/ml，当产乙酸菌数量为106-107个/ml时，产甲烷菌的数量为103-105个/ml。(2).稳态运行条件下，黑液预处理为甲烷发酵创造 了有利的生态环境，获得了较好的处理效果和较高的COD转化为沼气的产率0.39-0.48l/g·CODcr·d，反应器中形成较为稳定而数 量较下水污泥中高1-2个数量级的厌氧发酵微生物区系组成。这一结果为黑液厌氧发酵提供了微生物理论依据。Paper industry is one of the important pollution source of water environment in our country. Its character of water pollution is many small factories, much grass pulp, disadvantageous technique, large preading area of pullution. Its effluent makes up 1/6 of whole country's industry wastwater. Its organic pollutant accounts 1/4 of whole country's. Alkaline grass paper pulp effluent with pollutants such as ligoin, remaining alkali sulfide, chloride besides organic material, is a kind of high concentrate organic wastewater which has high PH walug, dark colour and is difficult in treatment. There is urgent require to find ways to treat the wastewater. There are different ways to treat alkaline paper grass pulp effluent. According to the research advances and our experiment work, the most economical and useful way is anaerobic degradation which was advanced quick in last ten years. In the control of waste water of small pulp paper mill, the study of wastewater utilization technology should be emphasized, besides alkaline retrieving and different kinds of comprehensive utilization technology. Our experiment used modified UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor). Two kinds of plan were disgned. The results are lined below. 1. The first experiment plant-aciding black pulp effluent and methanogenic digestion. The dynamic model experiment results of I-UASB reactor showed: (1)The mesophilic(35℃±1℃)high effect UASB reactor having haydite and threee state seperation in it had the character of keeping high bioimass concentration and preventing losss of sludge. It had advantages of high effect, energe saving, energe prodcing and short HRT(Hydroulic retention time). When the influent COD was 7500-10000mg, HRT was shortened from 7 days to 3days, organic loading rate was 1.22g-3.43COD/l· d, the average COD removal efficiency was 55%-45%. The highest COD efficiency was 60.2-63.5%, BOD removal of 75.9 -83.4% was achieved. Biogass production rate were up to 0.29-0.67l/l·d. Biogass converted efficiency from every gram of COD could reach 0.39-0.48l/gCOD·d. Methane content was 65.0-75.5%. Chemical method was used to deplate lignin in anaerobic digestion effluent. Total COD removal efficiency could be more than 80%. (2)Using aciding annaerobic digestion to treat the black effluent was reseanable in technique and technology. 2. The second experiment plan-anaerobic digestion was used after the chemical method was used to deplate lignin in the black effluent. The result of dynamic experiment of II-UASB reactor showed: (1)High effect mesophilic (35℃±1℃)UASB reactor having soft slaffing in was used. When influent COD was about 7000-13000mg/l, HRT was shortened from 6 days to 1 day and organic loading rate was increased from 0.90 to 11g COD /l·d, average COD removal efficiency remained stable on 70-77%. BOD, removal efficiency was between 87.3-93.1%. Biogass production rate was 0.2-2.6l/l ·d .Biogass converted efficiency from a gram of COD was 0.39-0.481/gCOD·d with the high value of 0.53l/gCOD·d. Methane content was 63-70%. (2)The way that using physical, chemical Pre-treatment-anaerobic digestion to treat alkaline black effluent is feasible and can be used in some factories when the condition exists. 3. Counting of several class of microoganisms in anaerobic digestion stage showed: (1)As the disgestion was in stable motion, the compositon of microorganic colony could get relative stable. Dynamic balance was remaining among different kinds of microorganism such as methanogenic bacteria, Acidogenic bacteria, sulfate reducing bacteria, and heterotrophic bacteria. (2)Under stable motion, the pre-treatment of black effluent produced favourable eco-enviroment for methanegenic digestion. Good treatment effect and high biogass convertent efficiency from COD(0.39-0.48l/g·COD· d)were gotten. Some stable and high quantity(10-100times more than sewage sludge)microorganism colony were formed in the reactor. This result provided theoretical basis for anaerobic digestion of black effluent.

耐酸产甲烷菌的分离及其复合菌剂的研究

本文从成都龙泉垃圾填埋场和宜宾造纸厂分离到耐酸性能优良的高温产甲烷菌RY3和中温产甲烷菌SH4，并将其与实验室现有的利用不同底物的产甲烷菌配伍组合成了复合菌剂。采用活性污泥作为固体附着物，研制出了固体产甲烷菌复合菌剂。 菌株RY3的pH耐受范围为5.5～10.5，最适生长pH 6.0～8.0。菌株RY3为革兰氏阳性，长杆状，多数单生，不运动；菌落浅黄色，形状近圆形；利用H2+CO2或甲酸盐作为唯一碳源生长，不利用乙酸盐，对氯霉素非常敏感。该菌最适生长温度为55℃～65℃，最适NaCl浓度为0～2%。根据形态和生理生化特性及16S rDNA序列分析将其初步定为热自养甲烷热杆菌（Methanothermobacter thermautotrophicus）。添加RY3菌液与仅添加厌氧污泥作为接种物相比一周内可使达到最大产甲烷速率所需时间缩短三分之二，甲烷总产量提高约1.8倍。菌株SH4的生长pH范围5.5～9.5，其对酸碱具有良好的适应性，培养3天后，在初始pH值为6.0～8.0的培养基中甲烷产量相差不大，且基本达到最大产量。SH4革兰氏染色阳性，短杆状，多数单生，不运动；菌落近圆形，微黄；利用H2+CO2或甲酸盐作为唯一碳源生长，不利用乙酸盐，对氯霉素非常敏感。SH4最适生长pH 为7.0，最适生长温度为35℃，最适NaCl浓度为0～1.5%。实验表明，添加SH4菌液与仅添加厌氧污泥作为接种物相比可使产甲烷启动时间缩短三分之一，甲烷总产量亦有大幅提高。从形态和生理生化特征以及16S rDNA序列分析表明SH4为嗜树木甲烷短杆菌（Methanobrevibacter arboriphilus）。 以活性污泥为附着物，与培养基和菌种经搅拌后厌氧发酵可得产甲烷菌固体复合菌剂。固体复合菌剂的pH耐受范围为5.5～9.5，温度耐受范围为15℃～65℃，表明其对环境的适应性较强。以猪粪为底物进行厌氧发酵，接种复合菌剂进行试验，以接种实验室长期富集的产甲烷厌氧污泥作为对照，在20℃时，发酵甲烷浓度与对照基本一致，但每日产气量优于对照，第15天时接种复合菌剂的发酵瓶每日产气量是对照的1.59倍；50℃时达到最大甲烷含量所需时间比对照缩短三分之二，三周内总产气量约为对照的2.7倍，甲烷总产量约为2.8倍。以不加接种物为对照，接种复合菌剂20℃时发酵甲烷含量达到50%约需2周，对照2周内甲烷含量最高仅为4.3%；50℃时接种复合菌剂发酵仅需约1周甲烷含量便可达50%，对照则至少需要2周。 In this paper, high-temperature Methanogen RY3 and middle-temperature SH4 were isolated from Chengdu Longquan refuse landfill and Yibin paper mill. They could be used to make compound inoculum that producing methane with the existing Methanogens utilized different substrate. With using anaerobic activated sludge be solid fixture, the process had been designed to produce solid compound inoculum. Strain RY3 possessed excellent capacity of acid and alkali-tolerant. The pH-tolerant scale of RY3 was 5.5～10.5 and its optimum pH value for growth was 6.0～8.0. RY3 was G+, long-rod shape, monothetic and nonmotile, the colony was pale yellow with suborbicular-shape. Formate or H2+CO2 but not acetate was utilized by RY3 as sole C-source, and it was very sensitive to chloramphenicol. Besides, strain RY3 grew fastest at 55℃～65 and 0℃～2% NaCl. Characteristics of modality and physiology with sequence analysis of the 16s rDNA gene of strain RY3 preliminarily showed that it was Methanothermobacter thermautotrophicus. The experiments indicated that the time which began to produce methane with the highest velocity could be shortened two third by adding RY3 in one week, and the total methane production also was 1.8 times than before. Strain SH4 possessed wide scale of growing pH（5.5～9.5）and excellent ability of acclimatizing itself to acid-alkali. The methane production had no apparent difference among those cultivated in different initial pH（6.0～8.0）after three days and equaled to the maximum production basically. Cells of SH4 were G+, short-rod sharp, monothetic and nonmotile. The colony was pale yellow with suborbicular-shape. Formate or H2+CO2 but not acetate was utilized by SH4 as sole C-source, and it was very sensitive to chloramphenicol. Besides, it grew fastest at pH 7.0，55 ℃～65 and 0℃～2% NaCl concentration. The experiment indicated the time that began to produce methane could be shortening one third by adding SH4. And the total methane production also rose apparently. Characteristic of modality and physiology with sequence analysis of the 16S rDNA gene of strain SH4 demonstrated it was Methanobrevibacter arboriphilus. The activated sludge was utilized as fixture, mixed with culture medium and inocolum, that the solid compound inoculum could be produced by anaerobic fermentation. The compound inoculum could grow between pH 5.5～9.5, 15℃～65. It demonstrated the compound inoculum ha℃ve great ability of adapting to circumstance. In the experiment that making pig manure be substrate and taking the anaerobic sludge producing methane that cultured in long term in laboratory to be comparison, the concentration of methane in fermentation added compound inoculum almost equal to the comparison at 20℃, but the volume of gas production could be a little higher. The gas production everyday inoculated compound inoculum was 1.59 times to comparison. The time that the concentration of methane to maximum could be shortening by two third by adding compound inoculum, and the total gas production was 2.7 times to comprison while the total methane production was 2.8 times. If take the no inoculum be the comprasion, anaerobic fermentation added compound inoculum made the concentration of methane to 50% in 2 weeks but the comparison only to 4.3% at 20℃. The time that the concentration of methane to 50% by adding compound inoculum only need 1 week, but the comparison need 2 weeks at 50℃.