云南中西部地区晚第三纪孢粉植物群及其古植被和古气候研究

晚第三纪是云南地区环境演变过程中的关键地质历史时段，本论文以晚第三纪晚中新世（吕合）、晚上新世（羊邑和龙陵）地层中的孢粉为研究对象，结合同层位大化石植物证据，参照现代植被，恢复了云南三个化石出产地区的古植被垂直分布景观，并定性地描述了古气候;同时运用共存分析方法（The Co-existence Approach）定量化地重建了三个地区的古气候参数值;初步推测了沉积地可能的古海拔。 吕合晚中新世孢粉植物群含52个孢粉类型，隶属38科，其中25个类型鉴定到属级。植物群中被子植物占73.1%，裸子植物占11.5%，蕨类植物占15.4%。 吕合孢粉植物群的组成反映该地区在沉积时期植被具有垂直分带特征，沉积地附近分布有常绿阔叶林，包括壳斗科的青冈属、栲属、石栎属和漆树科等植物，以及多种亚热带和温带阔叶成分;林中混生少量针叶树（如松属和杉科等）;林内蕨类植物较少;距沉积地较远的海拔较高的地区分布由铁杉属、冷杉属、雪松属和云杉属组成的针阔混交林或针叶林。 吕合地区晚中新世的气候参数：年均温：13.3-20.9℃，最热月均温：22.5-27.5℃，最冷月均温：2.5-12.6℃，年较差：12.1-24.8℃，年降雨量：803.6-1254.7mm，最大月降雨量：179.4-281.9mm，最小月降雨量：10.2-18.5mm。 羊邑晚上新世孢粉植物群含52个孢粉类型，隶属32科，其中36个类型鉴定到属级。植物群中被子植物占61.5%，裸子植物占9.6%，蕨类植物占25.0%，藻类植物占3.9%。 羊邑孢粉植物群的组成反映在沉积时期该地区的植被具有明显垂直分带特征。湿性常绿阔叶林分布在沉积地附近，以壳斗科的石栎属、青冈属和栲属为主，混生漆树科、桃金娘科、蓼科、大戟科和金缕梅科的枫香属等植物，林内蕨类植物丰富;针阔叶混交林分布在距沉积地较远海拔较高的山地，主要包括松属，铁杉属，罗汉松属和一些阔叶植物类群;云杉林、冷杉林和铁杉林分布在更高海拔的地区。 根据植物群的组成推测羊邑沉积地的古海拔不高于2000m。 羊邑地区晚上新世的气候参数：年均温：13.3-20.9℃，最热月均温：22.5-27.5℃，最冷月均温：1.9-12.6℃，年较差：12.3-25.8℃，年降雨量：797.5-1254.7mm，最大月降雨量：172.4-249.6mm，最小月降雨量：7.2-12.7mm。 龙陵晚上新世孢粉植物群含86个孢粉类型，隶属61科，其中45个类型鉴定到属级。植物群中被子植物占69.0%，裸子植物占4.6%，蕨类植物占24.1%，藻类植物占2.3%。 龙陵孢粉植物群反映当时沉积地区的植被具有明显垂直分带特征。沉积地附近分布有湿润常绿阔叶林，以壳斗科的青冈属、栲属和石栎属为主，混生杜鹃花科、藤黄科、漆树科和无患子科等植物，林内蕨类植物丰富;在距沉积地较远的高海拔的山地上分布有针阔混交林和针叶林，以松属、云杉属、冷杉属和铁杉属植物为主。 龙陵地区晚上新世的气候参数：年均温 18.6-22.1℃，最热月均温：22.8-27.5℃，最冷月均温：9.7-15.1℃，年较差：12.3-18.1℃，年降雨量：815.8-1254.7mm，最大月降雨量：172.4-249.6mm，最小月降雨量：9.8-11.3mm。 综合吕合、羊邑和龙陵孢粉植物群新研究资料和云南地区已有的第三纪孢粉学资料，云南地区晚第三纪时期孢粉植物群组成相对稳定，均已经反映常绿阔叶林、针阔混交林或针叶林垂直分布的植被景观，具有湿润的山地亚热带气候特点。与我国北方晚第三纪孢粉植物群相比，在对全球气候变化的响应上，云南地区晚第三纪孢粉植物群的变化不如北方显著;与我国南方其它地区晚第三纪孢粉植物群相比，虽然在对全球气候变化的响应均表现出不明显，但云南地区在植物区系组成上更为丰富。

山东山旺中新世气候定量重建的综合研究

新生代以来，全球气候经历了一系列的冷暖交替，呈现总体变冷的趋势。对该时期不同区域气候变化过程的深入研究有助于我们更好地理解现今全球气候变化规律。中新世是新生代古气候与古环境演变的一个重要转折时期，定量重建山东山旺中新世气候是认识和理解中国东部与东亚新近纪气候演变的一个关键环节。 将化石植物作为气候代用指标，用于研究过去全球气候变化，已经广为国际科学界接纳。国际上，定量研究第三纪气候的植物学方法按照不同原理可以划分为两大类，其各自代表分别为基于化石的现存最近亲缘类群生态适应度推演古气候参数值的共存分析法（Coexistence Approch, CA ）和基于叶片形态特征与气候相关关系的叶缘分析（Leaf Margin Analysis, LMA ）与气候叶片多变量程序（Climate Leaf Analysis Multivariate Program, CLAMP）。两大主流方法各有优势，也各有局限性。前人运用两大主流方法对山旺中新世植物群相同地层，同套数据的分析结果表明：LMA 和CLAMP 所估测年均温数值要显著低于CA 所估测的数值。其差异的原因既可能是LMA 和CLAMP 由于埋藏因素的影响造成估测值偏低，也可能由于CA 数据库数据主要来自于欧洲和北美而缺乏东亚的资料所致。 本论文提出了一种新的方法——分布区叠加分析（Overlapping Distribution Analysis, ODA ）对山旺中新世古气候进行定量重建。ODA 采用最近亲缘类群在叠加区间的气候参数来重建化石植物所生活的当时当地的气候。其详细步骤如下：1. 鉴定化石植物和认定它们的最近亲缘类群（尽量到种级水平）。2. 调查这些最近亲缘类群的分布数据（包括经度、纬度和海拔数据）。某些类群可能会有不止一个最近亲缘类群，须将这些最近亲缘类群的分布数据合并。3. 对分布数据分析，得出包含最多类群的最大叠加区间。4. 调查在最大叠加区间中气象站点的气候数据。5. 按照公式（1）和（2）来转换年均温数据TU=T0 - (HU -H0)×Γ (1); TL=T0 - (HL -H0)×Γ (2) 其中HU (m) 是海拔叠加区间的上界; HL (m) 是海拔叠加区间的下界; H0 (m) 气象站的实测海拔; T0 (ºC) 气象站的实测年均温; TU (ºC) 在海拔叠加区间气温的下界; TL (ºC) 在海拔叠加区间气温的上界; 系数Γ 为大气垂直直减率，年均温为0.5ºC/100m，最冷月均温为 0.45ºC/100m，最热月均温为 0.6ºC/100m。同样的方法，在海拔叠加范围内最冷月均温与最热月均温范围也可以确定，而降水量则采用气象台站的原始数据。6. 在这些转换数据的基础上，得出年均温，最冷月均温，最热月均温，年较差和年平均降水量波动范围。 ODA 分析结果表明：山旺中新世时期年均温为10.9-14.5oC，年较差为21.1-22.7oC，最冷月均温为-0.5-3.3oC，最热月均温为21.9-25.0oC，年平均降水量为1107.3-1880.0mm 。同时本论文还定量恢复了山旺硅藻土矿各层的古气候参数，其所估测的古气候参数数值与CLAMP 和LMA 的结果一致，而与CA 不同。对山旺气候参数的恢复表明，虽然其中新世年均温与现在相似，但最冷月均温要高于现在。 本项研究的创新之处是选择同一个研究地点（山东山旺），依据同一套数据（化石植物的类群资料），采用国际上以不同原理为基础的主流方法，同时加入我们自己提出的新方法，进行的古气候重建，对所获得气候参数值进行对比和验证，并对其存在的差异进行分析和探讨。

花椒与野花椒的胚胎学研究

本文研究了花椒和野花椒的无融合生殖过程，比较了在栽培和野生情况下这两种植物胚胎发育的异同，并根据观察结果，讨论了珠心胚现象的作用和意义。 花椒与野花椒的胚囊发育类型均属蓼型，成熟胚囊都表现退化的状态。 栽培的花椒没有雄花，胚乳自发产生，发育类型为核型。胚为珠心胚，其原始细胞在胚乳游离核时期表现出特化的状态。珠心胚要推近到胚乳中完成其发育和分化的过程。多胚现象是花椒种子发育中的普遍特征，但多数只有一个胚成熟。发现有个别起源于合点端的珠心胚形成并发育成熟。 野花椒的花粉不论从光镜还是电镜水平上都证明是发育正常的。人工授粉试验表明，其化粉能在柱头上萌发，并长出花粉管直达胚囊。但卵管在花粉管长入胚珠之前已表现出解体状态，中央细胞中已分裂形成胚乳游离核。所以不发生双受精，胚乳可能由两个极核各自分裂或只由其中一个极核单独分裂形成。种子多数只有一个珠心胚发育成熟。 珠心胚现象是植物在长期进化过程中形成的一种适应，对于双受精过程受到限制的植物来说，是一种取代育有性过程进行种子繁殖的有效手段。

柠条种子蛋白，同工酶遗传分析与群体遗传结构

本文研究了毛乌素沙地6个不同生态环境的柠条群体和1个锡盟草原站的小叶锦鸡儿群体的同工酶和种子蛋白的遗传变异。利用Brown等(/975)同工酶遗传分析方法对同工酶和种子蛋白的多态性进行了遗传分析。运用Shannon信息指数和Nei指数分析测定了锦鸡儿群体的遗传结构。结果表明： (l) Brown同工酶遗传分析的方法适合于柠条同工酶的遗传分析。 （2用LAP酶对柠条群体进行了精细的遗传结构研究。结果表明毛乌素沙地柠条群体的异交性。GST=D．134，即大部分的变异存在于群体内部，小部分的变异存在于群体之间。柠条群体的繁育系统与水分胁迫有关。随着生境变旱，繁育系统有向近交变化的趋势。 (3) Brown同工酶遗传分析方法也可以运用于种子蛋白遗传分析，柠条种子蛋白各亚基的遗传是孟德尔方式。 (4)由种子蛋白变异所统计测定的柠条群体的遗传分化系数GST=0.l81(Nei指数)或0.179(Shannon指数，Kongkiatngam改进)。群体变异水平按表型多样性依次为人工毛条群体>锡盟群体>滩地群体>硬梁群体>软梁群体>丘下群体>丘上群体。按遗传多样性依次为人工毛条群体>软梁群体>锡盟群体>滩地群体和硬梁群体>丘上群体>丘下群体。群体间基因流水平Nm>/，遗传距离D<0．1。 还试验对玉兰、合欢、紫藤、绿豆几种植物种子蛋白变异的遗传分析。最后对同工酶，种子蛋白遗传分析和群体遗传结构进行了讨论并提出今后工作的一些建议。

酵母拮抗菌的抑病效力、规模化培养及相关机理研究

我们实验室从果实表面分离获得的酵母拮抗菌已经证明能有效防治各种果实采后主要病害，为了加快生物拮抗菌的商业化应用，本文在完善拮抗菌抑病机理的基础上，重点研究了拮抗菌规模化培养条件，生物菌剂制品的稳定性，以及拮抗菌对环境胁迫的生理反应。主要研究内容包括：（1）分析酵母菌拮抗菌、病原菌与果实之间的互作效应及其影响因子;（2）筛选酵母拮抗菌规模化培养的最佳营养配方及培养条件;（3）优化酵母拮抗菌干粉与液体剂型的制备方式;（4）研究酵母拮抗菌在不同剂型中生活力下降的可能机理;（5）探讨酵母拮抗菌次生代谢产物的抑菌效果。研究结果如下： 1、单独接种Monilinia fructicola或同时接种M. fructicola和Cryptococcus laurentii均能诱导甜樱桃果实SOD、CAT和POD等抗氧化酶活性升高并加速脂质过氧化，同时伴有PPO同工酶新酶带出现。病原菌M. fructicola和Penicillum expansum在接种初期均显著促进拮抗菌C. laurentii在桃果实伤口处的生长。C. laurentii在接种24h内显著抑制桃果实LOX活性、O2•-产生与H2O2积累。单独接种病原菌能显著诱导桃果实LOX活性升高，促进O2•-产生，但抑制H2O2积累。病菌侵染后果实中 O2•-增加，以及H2O2的降低可能是桃果实对病原菌侵染的一种生理应答方式。 2、抗坏血酸钠能显著提高C. laurentii对甜樱桃果实褐腐病的防治效果，较低浓度的拮抗菌（ 1×107 cells mL-1）与200mM抗坏血酸配合使用可以达到较高浓度拮抗菌（1×108 cells mL-1）单独使用对M. fructicola的防治效果。抗坏血酸钠的协同抑病机理可能是在抑制病原菌生长的同时，也抑制了果实的抗氧化酶活性，从而加速了脂质过氧化过程。 3、酵母菌产业化培养条件的筛选结果表明，不同拮抗菌对培养基中营养物质的需求不一样，培养所需的温度有差异。在120L发酵罐的中试实验表明两种拮抗菌采用筛选出的最佳培养条件均得到浓度大于1× 109 CFU mL-1的菌悬液。 4、保护剂种类是影响Rhodotorula glutinis 和 C. laurentii两种酵母拮抗菌冷冻干燥效果的最主要因素，但保护剂效果的发挥依赖于其浓度与酵母菌生长阶段。无菌水和PBS（100mM, pH5.8）可以作为拮抗菌C. laurentii液体剂型的有效保护剂，而柠檬酸钠（100mM, pH5.8）则诱导拮抗菌C. laurentii的生活力快速丧失。 5、酵母菌拮抗菌冻干制品的研究表明，在胁迫环境下酵母菌生活力快速丧失与大量产生活性氧有关，这暗示活性氧的产生可能是导致酵母菌细胞死亡的主要因素。柠檬酸钠（100mM, pH5.8）对C. laurntii死亡的诱导效应受柠檬酸根浓度和介质酸度的双重影响。活性氧在柠檬酸钠诱导酵母菌生活力快速丧失中大量产生并发挥重要作用。 6、酵母拮抗菌能够产生某些对果实采后病原真菌具有抑制效果的挥发性和不挥发性物质。同一种酵母菌产生的物质对不同病原菌有不同的拮抗效果，而不同酵母菌对同一种病原菌的拮抗效果也不完全相同。但是，不同类型的培养基对拮抗菌产生的抑菌物质有明显的影响。

鄂尔多斯高原生物多样性研究

本文根据不同尺度的时空耦合，结合生物地球化学特征，气候梯度分析，人类土地利用方式等多种方法'探讨了鄂尔多斯高原生物多样性的格局和原因。生物多样性的维持、生物多样性的生态系统功能表现，以及鄂尔多斯高原对全球变化的响应模式等问题。在时间大尺度上，探讨了第四纪更新世冰期一间冰期循环模式，全新世稳定气候期的气候突变以及人类干扰历史对生物多样性的影响，在时间小尺度上，探讨j．群落演替过程以及生物多样性的变化规律;在空间大尺度上，探讨了鄂尔多斯高原与青藏高原在气候变化上的长程相关关系，并初步分析了全球变化如何通过青藏高原对鄂尔多斯高原产生重要影响的机制;在中等空间尺度上，选择了一条横贯鄂尔多斯高原的生态样带，探讨水分梯度和人类土地利用方式对生物地球化学特征、生物多样性在生态过渡的特点与生物多样性的关系的影响以及控制样带生物多样性的气候因子，生态系统功能特征与生物多样性的关系：在空间小尺度上，探讨了残留植被类型生物多样性的特征，从而为台理评价人类干扰对生物多样性的影响打下基础。通过上述各方面的研究得出如下主要结果： 1．研制BPAS(Biodiversity Pattem Analvsis System)软件，该软件是本研究项目数据管理、分析，模拟及显示的基础，并且用BPAS软件模拟了鄂尔多斯高原年降雨量，年温度、海拔高度，可能蒸散率，辐射干燥度，第一性生产力等生态背景变量分布形式。 2．发现在鄂尔多斯高原距今5000aBP左右的时间存在一次强烈的荒漠化过程，这一过程对鄂尔多斯高原的生物多样性和人类物质文明都产生巨大的影响。该过程可能是一次全球性的短期急剧降温造成的，应属于全新世气候适宜期的气候突变事件。 3．发现了两处残留植被，分别指示森林或森林草原和典型草原的地带性状况，根据春季干燥度模拟了油松林的潜在分布区，并用残存林区的地理位置进行验证，结果证明模拟效果良好。此外，发现鄂尔多斯高原春季干燥度的分布形式与辐射干燥度的分布形式相当吻合。 4．荒漠化是鄂尔多斯高原生物多样性丧失的最重要的原因。气候变化是鄂尔多斯高原荒漠化的最重要的自然驱动力，冰期一间冰期的循环振荡是导致鄂尔多斯高原生物多样性激烈变化的原因． 5．根据古孢粉分析，古地球化学特征研究、残留植被、油松林潜在分布区模拟以及有关的历史文献资料分析，初步推断匈奴时期以来在气候格局上并没有发生很大的变迁，这段时间的生物多样性丧失主要应归昝于人类干扰造成的荒漠化后果． 6．提出了判断生态过渡带的客观、合理的数量化方法，并在鄂尔多斯高原的实际应用中效果良好用土壤的可供给水量指标代替大气降雨量对Holdridge系统进行修正，从而使Holdridge系统更加具有生物生态学意义，并且可以用来解释小尺度的植被类型格局和评估人类干扰作用的效果． 7．影响生物多样性的因子作用大小排序：人类干扰>土壤结合太阳能）辐射干燥度>可能蒸散率>净第一性生产力>生物温度>年均降雨。 8．根据样带水分梯度，分析了75种植物的生态幅度，生态位重叠情况;并对主要的植物类群进行了沿水分梯度的分化研究。 9．模拟了未来全球变化在年均温度升高2℃，降雨提高10%，降雨提高20%和40%三种变化模式下,自然系统、过度放牧条件下的系统和人为荒漠化下的三种不同生态系统的响应模式。