八角科植物系统学研究 — 比较木材解剖学及花被片表皮比较形态学

本文回顾了八角科（Illiciaceae）的分类历史，对其现状进行了介绍，并提出了存在的一些问题，针对这些问题，我们对八角科及其近缘类群 [五味子科（Schisandraceae）和木兰科（Magnoliaceae）] 的木材解剖特征，以及对组成八角目(Illiciales)的八角科和五味子科的花被片表皮形态进行了研究，进一步确定了八角科在离生心皮类中的原始地位，且为其属的次级划分提供了更多的性状支持，更详尽地阐述了它与近缘类群间的系统学关系，确定了八角目的独立地位。 １　比较木材解剖学 在光学显微镜和扫描电子显微镜下，对八角科八角属（Illicium）2组19种1亚种43个材料、五味子科2属4种7个材料和木兰科1属3种4个材料的木材解剖结构进行了比较研究。 因八角科导管单独、多角形、密集、细长且具螺纹加厚，穿孔板梯状且细密，射线异形等特征，本文支持建立单属的八角科。在八角属内，由于八角组（Sect. Illicium）的导管分子密度较高和直径较窄，易损度为0.090，射线较高，而八角茴香组（Sect. Cymbostemon）的导管分子密度较低和直径较宽，易损度为0.194，射线较矮，因而本文支持将八角属分为八角组和八角茴香组，且八角组比八角茴香组原始。根据欧式距离，八角科与五味子科之间的相似性（d=4.690）比八角科与木兰科（d=4.899）之间的相似性大，本文支持建立八角目（Illiciales）。 2　花被片表皮比较形态学 在光学显微镜和扫描电子显微镜下，观察了八角科八角属2组11种20个样品、五味子科南五味子属（Kadsura）2亚属2组8种15个样品和五味子属（Schisandra）2亚属4组6种17个样品的花被片表皮形态特征。 首次报道了八角目2个科（八角科和五味子科）3个属（八角属、南五味子属和五味子属）植物花被片表皮细胞的形状、分泌细胞的形状及分布、气孔器的形状及分布、花被片表面的纹饰，在五味子科中发现2个新的性状（气孔对和环列型气孔）。 通过与八角目2个科3个属植物的叶表皮形态比较，发现花被片表皮气孔器外拱盖均为单层，与叶表皮气孔器外拱盖层数（常绿种类为双层和落叶种类为单层）之间没有相关性。通过对两性花、雌花和雄花花被片表皮观察，发现花被片表皮形态与花的性别之间没有相关性。通过对八角属、南五味子属和五味子属花被片表皮比较，发现五味子属花被片表皮形态比南五味子属花被片表皮形态表现出更多的衍生性状，南五味子属花被片表皮形态比八角属花被片表皮形态表现出更多的衍生性状;南五味子属花被片表皮形态与五味子属花被片表皮形态之间的相似性程度较大，与八角属花被片表皮形态之间的相似性程度较小，支持建立含南五味子属和五味子属的五味子科，支持建立只含八角属的八角科。

小麦春化相关基因元件克隆分析与小麦矮化突变体的研究

一、 春化相关基因全长cDNA序列及其启动子的克隆与分析研究 通过建立小麦（Triticum aestivum. L. cv Jingdong No.1）胚芽春化cDNA文库，以春化相关基因VER2的3’端序列为探针，筛选获得全长1195 bp cDNA序列，它编码300个氨基酸。在VER2中存在植物疾病抗性反应蛋白和茉莉酸诱导凝集素两种蛋白的结构域。另外在VER2蛋白中存在核定位信号和多种磷酸酶的作用位点，VER2可能参与了多种调控途径。 以VER2基因的cDNA为探针，利用改进的池式PCR以及高密度膜杂交筛选的方法，从小麦TAC基因组文库中获得41,788 bp的基因组克隆，该序列含有11个基因，其中VER2基因位于第三个基因。VER2基因组序列含有3个内含子，4个外显子与cDNA序列100%同源。通过对转录起始点和转录终止点的分析，进一步证明从cDNA文库筛选得到的VER2基因为全长序列。 对VER2基因的上游启动子区域进行分析，发现基因上游启动子区存在三个小的重复序列，每个片段有482 bp，另有两个较大的重复序列，每个片段有2,161 bp。对上游2.8 kb启动子区（不含重复序列）的响应元件分析，其包括ABA响应元件（ABRE）、茉莉酸甲酯响应元件（Me-JARE）、胚乳特异性表达元件、参与淀粉酶合成的元件以及存在类似GA响应元件（ATAACAAAC）如ATAACATAC等等。根据VER2基因上游6 kb序列结构特点，将VER2启动子区域进行缺失突变形成10个片段，分别以GUS和GFP为报告基因构建成瞬间表达载体和植物表达载体等四类质粒。通过基因枪方法将最大片段（6 kb）驱动GFP报告基因的瞬间表达载体转入经春化处理或未春化处理的小麦幼叶中，结果发现GFP在春化处理的幼叶中表达，而在未春化处理的幼叶中不表达，说明VER2基因的启动子驱动基因转录受春化处理调控。 二、 小麦矮化突变体的研究 通过对小麦矮化突变体gaid遗传生理分析发现该突变体为半显性阻断GA信号途径，由此发现在赤霉素信号途径中，α-淀粉酶的诱导一定程度上通过某些与株高相关的基因控制。突变体gaid呈现对高浓度的脱落酸更敏感，当ABA浓度达到10-6M时，突变体的生长几乎完全受到了抑制，而野生型的生长需要ABA浓度达到10-5M时才能完全受到抑制。通过突变体gaid对乙烯等抑制型生长调节剂的响应实验研究，首次提出GA调控植物伸长生长存在两条信号途径，即GA基础水平信号途径（GA basal level signaling pathway）和GA正常水平信号途径（GA normal level signaling pathway），而乙烯以及高浓的GA合成抑制剂（如PAC）是通过第一条途径（GA基础水平信号途径）起作用。光形态建成中对植株生长的抑制作用存在独立于GA的信号途径。 突变体gaid的根系在强光照（63.5 Es-1m-2）和培养基内（低氧）的生长条件下，表现出弯曲、变短、加粗等异常性状，而随光照强度的减弱，这种根系异常生长的表型也减弱，在暗培养中则完全消失，但无论在哪种环境条件下，相对野生型对照而言，突变体的种子根短、侧根少。低浓度的ABA（10-8M）可以恢复突变体gaid根系在强光低氧条件下的正常生长发育。然而利用IAA及其极性运输的抑制剂（TIBA）、乙烯生物合成前提物（ACC）及合成抑制剂（AOA）处理突变体gaid，并没有发现突变体根系的生长发育得到恢复。 突变体gaid可能是一个新的属于小麦GA信号途径中的负调控基因（GAID）发生了突变或超表达，导致其负调控作用增强，呈现半显性的矮化突变。在与另一已知小麦GA信号途径中的负调控基因RHT的关系研究上发现，GAID可能对RHT蛋白磷酸化后的降解途径起抑制作用。通过双向电泳发现突变体gaid与野生型对照（京冬1号）在生长过程中存在差异蛋白，这将有助于对GA信号途径分子机理的深入研究。

羊草群落生产力动态及其对全球变化的反应

以中国东北森林 - 草原样带(NECT)上的松嫩平原羊草草甸草原为研究对象，从影响羊草叶片光合作用的机理出发，基于羊草片光合生理生态特性、羊草群落小气候梯度以及羊草群落生物量等的野外动态观测，分析了羊草叶片的光合生理特性动态特征，建立了羊草叶片的光合作用机理模型，通过尺度化，发展了基于叶片生理特性的羊草群落生产力动态模型;并结合著名的草地生态系统模型—CENTURY模型探讨了人类活动和气候变化对羊草草地的影响。主要结果如下： (1) 晴朗天气下羊草叶片气孔导度和净光合速率日变化均呈双峰型曲线。 (2) 影响羊草叶片气孔导度的主要环境因子是光合有效辐射、叶片与空气间的水汽压亏损以及空气温度。 (3) 影响羊草叶片净光合速率的主要因子是胞间CO2浓度、气孔导度、空气CO2浓度及蒸腾速率。 (4) 对当前2类代表性气孔导度模型的验证表明，基于Jarvis模型所改建的气孔导度模型比依据Leuning改进的Ball模型所建立的气孔导度模型具有更好的模拟效果，并据此建立了适于羊草叶片的气孔导度模型： gs = PAR (-2.01Ta2 + 147.74Ta - 2321.11)/((444.62 + PAR) (-538.042 + VPD)) (5) 结合能量平衡方程和光合作用生化模型，建立了能够模拟羊草叶片CO2、水汽和热量交换的羊草叶片光合作用耦合模型。该模型有能力预测复杂的环境变化对羊草叶片净光合作用和气孔导度的影响。 (6) 通过尺度化(采用多层模式模拟冠层导度，大叶模式模拟光合作用)，建立了羊草群落光合作用模型，结合植物群落的呼吸模型，估算了羊草群落的净第一性生产力，并与实测值及CENTURY模型模拟值进行了比较，结果表明，基于叶片光合机理的群落生产力模型较CENTURY模型能更好地反映羊草群落的生产力动态。 (7) 基于CENTURY模型对人类活动、气候变化对羊草草原可能影响的模拟表明，人类活动(割草和放牧)和气候变化都会明显影响羊草草原，但人类活动产生的影响更为显著，尤其是重牧将造成羊草草原土壤有机碳和群落生物量显著降低。因此，制定合理的放牧和割草措施对于维持草场的可持续发展具有重要意义。

云南不同地区绵羊血液蛋白多态性研究

本研究采用平板式淀粉胶蛋白电泳技术对来自德钦县、巧家县、腾冲县的绵羊进行了 34个同功酶及血液蛋白的研究 ,共检测 36个遗传座位 ,其中有 8个座位显示多态 ,德钦绵羊多态百分率P =0 .194 4 ,平均杂合度H =0 .0 6 4 7,平均等位基因数A =1.2 2 2 2 ;昭通绵羊P =0 .2 2 2 2 ,H =0 .0 6 5 1;A =1.2 2 2 2 ;腾冲绵羊P =0 .16 6 7,H =0 .0 6 0 8;A =1.16 6 7。表明云南不同地区绵羊在蛋白水平上遗传多样性较为丰富。运用Phylip3.5软件包中的”GENETDIST”计算标准遗传距离 ,再结合以往研究的数据 ,运用该软件包中的”NEIGHBOR”和”UPGMA”法进行聚类分析 ,结果表明 ,云南绵羊起源于同一共同祖先 ,云南绵羊与印度绵羊、尼泊尔绵羊关系较近 ,而与西藏绵羊关系较远