苍山冷杉复合体的居群遗传变异与谱系地理学

青藏高原为冷杉属(Abies)的多度中心，共分布有10种，9变种和4亚种。其中苍山冷杉复合体(Abies delavayi complex)包括3种，5变种和2亚种。它们的形态性状变异较小，且分布区重叠。迄今对该复合体的遗传多样性水平、分化程度以及进化历史仍缺乏了解。 本研究对苍山冷杉复合体的14个居群、302个个体进行取样，并对193个个体的母系遗传线粒体DNA nad1 intron2区和276个个体的父系遗传的叶绿体DNA trnS-trnG区进行了序列分析。该复合体的线粒体DNA nad1 intron2区的序列为675bp，其中有4个单碱基变异和1个插入/缺失，可分为6种线粒体单倍型。这14个居群的线粒体总核苷酸多态性(π)为0.00114，单倍型多态性(Hd)为0.627，居群间的遗传变异(FST)高达84.034%。叶绿体DNA trnS-trnG区的序列排列后为718bp，共有8个单碱基变异和4个插入/缺失，可分为12种叶绿体单倍型。这14个居群的总核苷酸多态性(π)为0.00116，单倍型多态性(Hd)为0.590，居群间的遗传变异(FST)为65.830%。以上结果显示苍山冷杉复合体居群间已经产生了强烈的遗传分化。叶绿体的3种主导单倍型(H1、H2和 H3)在YLXS、SKXS、GS和WX 4个居群中都有分布;而其它居群则只有主导单倍型(除SJLS外)中的1种或2种。造成边缘居群(如JZS)多样性较低的主要原因是冰期后群体在迁移过程中的遗传漂变和奠基者效应。根据谱系关系线粒体H1型和叶绿体H3型均为较古老的单倍型，线粒体和叶绿体的谱系关系均支持上述分析。 本研究初步推测青藏高原的东南部—横断山区(包括YLXS、SKXS、GS、WX、BMXS、ELS和EMS)可能为苍山冷杉复合体的冰期避难所，群体存在冰期后向西和向南扩张的过程。间冰期群体隔离和扩张过程中的奠基者效应是形成目前居群分化和遗传多样性分布格局的重要因素。

榧树营养苗端的解剖学研究

本文对榧树(Torreya grandis)成熟胚、幼苗及成熟植株不同生长季节营养苗端进行了组织学、组织化学和超微结构的研究。并观察了核酸、蛋白质及不溶性多糖物质在苗端的分布及其变化规律等。 观察结果表明：榧树成熟胚中已形成顶端分生组织突起却无分区现象。胚根出种皮前顶端分生组织出现类似原套一原体的结构，并最后变化到细胞组织分区样结构。苗端蛋白质、RNA含量始终较高，出种皮后细胞器丰富，结构清晰，液泡较多。幼苗在第一年连续多次产生新枝，直到秋末形成冠区。 成熟植株的季节生长中，营养芽的生长可分四个阶段：休眠期、叶扩展期、芽鳞形成期、新枝条形成期。其中休眠期的苗端体积中等，整个芽积累多糖、RNA含量较丰富，但蛋白质在苗端的含量少于叶中。各区域细胞超微结构差别较明显。叶扩展期的苗端体积迅速减小;积累的淀粉粒按一定顺序从各区域消失;液泡减少。蛋白质在苗端含量增加。RNA含量很少。芽鳞形成期的苗端体积恢复中等大小，多糖再次积累，细胞质浓厚，蛋白质含量明显高于叶中，RNA含量仍较少。细胞中出现许多小液泡，细胞壁较薄。新枝条形成期的苗端体积迅速增大，续而又减小。多糖先消失，后期再次积累;蛋白质极为丰富，RNA含量也较高，各种细胞器丰富，液泡增大。在整个生长周期中，苗端始终保持一定的分区形式。即具顶端原始细胞，亚顶端细胞群，周缘分生组织和肋状分生组织。但在不同的发育阶段各区域繁简不同。同时，多糖、蛋白质和核酸的组化反应的分区特性与细胞组织学分区式样基本一致。 最后，本文重点讨论了榧树苗端的分区。实验表明：成熟胚及幼苗的苗端分区现象不稳定，成熟植株营养苗端具明显的细胞组织学分区，并为组织化学及超微结构的证据细胞壁、液泡和质体的变化等，为苗端分区较明显的特征。此外，还讨论了榧树营养芽发育的阶段划分，以及根据苗端结构，讨论红豆杉科的系统位置等问题。

常绿灌木沙地柏对变化环境的反应

毛乌素沙地位于内蒙古鄂尔多斯高原东南部，是一个多层次生态过渡带。沙地柏系柏科(Cupressaceae)圆柏属(Sabina)常绿灌木，是毛乌素沙地中唯一的天然常绿灌木，也是一种具代表性的木本克隆植物。由于沙地柏起源古老、对半干旱沙地的适应性较强，因而吸引了许多中外研究者。本文的目的是初步探讨沙地柏对变化环境的反应。 第2章探讨沙地柏的叶结构与功能随性别、叶型、生长型和生境的变化。（1）沙地柏雌性植株的叶片厚度、失水系数、净光合速率和表观光能利用效率均显著大于雄性植株，而前者的微管束宽度显著小于后者。（2）鳞叶的表皮厚度和水分利用效率显著大于针叶，而针叶的组织密度、失水系数、光合速率、蒸腾速率和Ci/Ca显著大于鳞叶。（3）匍匐茎的最大光合速率、最大表观光能利用效率、光补偿点、暗呼吸速率、表皮细胞长度和微管束大小都显著大于起立茎，而光饱和点、水分利用效率恰好相反。水分饱和亏缺不受生长型的影响。（4）叶片的比叶面积、结构特征、失水系数、气体交换和资源利用效率均受生境类型的显著影响。（5）沙地柏叶结构与功能具有许多普遍性特征，例如，光合曲线为双峰型、具有午休现象，最大光合速率和暗呼吸速率随叶片厚度的增加而降低。 第3章探讨沙地柏根系的分布特征及其对水分资源的共享。（1）地下部分生物量投资、根密度、根面积指数随土壤水分可利用性降低而减小，这种格局有利于减缓沙地柏植株地下部分对水分资源的竞争，从而经济、长时间地利用有限水分资源。（2）根系深度系数、最大根系深度、含50％或90％根系生物量或表面积的根系深度随土壤水分可利用性降低而增大。这些结果指示，沙地柏根系通过增加深度以补偿土壤水分可利用性的降低。（3）根系生物量和表面积分布与土壤现有水分含量的有关性随生境发生变化。（4）根系分布特征既可能记载了植物生境中水分状况的变化，又可在一定程度上为群落动态提供证据。（5）沙地柏根系具有共享水分资源的潜力。 第4章分析沙地柏对养分贫瘠的沙地环境的适应策略。（1）土壤养分并不随土壤水分不可利用性的梯度变化而成梯度变化。（2）叶重比随土壤干旱度增加而增大，地下部分投资比例却相反。（3）N、P、K在叶中分配比随土壤养分含量降低而增大，而在根中的分配恰好相反。（4）N、P利用效率随土壤养分含量减少降低，重吸收效率却相反;K利用效率和重吸收效率、Ca、Mg利用效率均随土壤养分含量降低而增大。（5）沙地柏植株地上部分与地下部分对养分内循环的贡献恰好相反，这指示沙地柏植株对养分内循环的贡献可能存在一种权衡。（6）根系分布对不同养分异质性的影响存在差异，而且对水平和垂直剖面上异质性的影响也不相同。 第5章研究沙地柏种群的繁殖和更新特征。（1）根原基是沙地柏进行营养繁殖的结构基础，它反映营养繁殖能力的潜在大小，受性别、生长型、生境和植株大小级的显著影响;由根原基转化而来的不定根可吸收充足的土壤资源供给萌生分株代谢需要，因此定居分株能够独立维持。（2）雌株的繁殖分配显著大于雄株，但繁殖效率恰好相反;生长型、生境和植株大小级对繁殖分配、繁殖效率和种子产生有明显影响。（3）沙地柏同时具有营养繁殖和有性繁殖，这为种群更新提供了两种方式。由于可供分配的资源有限，两种繁殖方式各有利弊，因此两者间可能存在权衡。（4）根原基数量、繁殖分配、繁殖效率和种子产生随生境变化。这表明未来气候变化对沙地柏种群繁殖特征具有潜在影响。（5）种子质量差、种子萌发率低和幼苗存活率低是制约沙地柏种群有性更新的三个“瓶颈”。（6）沙地柏营养繁殖力强、萌生苗存活率高，这使自然条件下沙地柏种群以无性更新为主。 第6章探讨沙地柏群落的发生和演替。（1）沙地柏系古北极成分，起源古老，天然分布在大陆性干旱、半干旱草原气候带。（2）沙地柏群落的发生方式有两种，即滩地发生和固定沙地发生，但以前者为主。（3）由于毛乌素沙地的干扰频繁，因而沙地柏群落的发展具有多种途径。 第7章探讨切断匍匐茎和除叶干扰对沙地柏生理和生长特征的影响。（1）切断匍匐茎对沙地柏子株存活率的影响不显著，这批示天然压条形成的定居子株能够独立维持。（2）切断匍匐茎对子株气体交换和资源利用效率的影响都不显著，而显著影响其生长和生物量分配特征。（3）除叶干扰通过改变生理指标峰值出现时间从而影响沙地柏生理动态。（4）除叶干扰（尤其是除部分老叶）具有补偿效应，可以促进当年生枝生长和生物量积累。（5）干扰效应受干扰方式、干扰强度和环境因子的共同影响，因此干扰效应多种多样。（6）不同生理、生长指标对模拟干扰的敏感性存在差异。 第8章探讨模拟降雨变化对沙地柏实生苗生理和生长特征的影响。（1）水分变化显著影响沙地柏实生苗的气体交换特征，对所测荧光特征的影响均不显著。这种影响差异指示水分变化主要影响样片的表观性生理特征，而对光系统II的内在本质基本无影响。（2）水分变化显著影响实生苗的水分特征和水分构筑特征。两类特征的变化趋势表明，随施水量增加，沙地柏实生苗的抗旱性和水分利用效率逐渐降低。（3）水分变化显著影响生物量分配，而对形态和生产力指标均无显著影响;根系对水分变化的敏感性高于叶和茎，地下部分生物量投资随水分可利用性提高而增大。

北方农牧交错区土地利用（管理）方式对土壤氮素转化的影响

土壤氮素矿化是陆地生态系统氮素转化的重要组成部分。不同的土地利用（管理）方式会改变土壤氮素转化过程，影响土壤肥力的保持，进而可能造成土壤内氮素渗漏流失。为系统了解内蒙古农牧交错区土壤氮素转化的特点，本实验采用原位培养顶盖埋管法进行野外培养，每间隔一个月定期取样，于2004年7月-2006年10月在植物所恢复生态学实验站进行了两个试验，1：选择农牧交错区四种有代表性的土地类型（围封样地：FS，放牧样地：GS，弃耕地：AF，和农田：CF），比较土地利用方式之间氮素矿化的异同;2：在施肥样地通过不同施肥处理(F0: 1g N m-2, F1: 1g N m-2, F2: 2g N m-2, F3: 4g N m-2, F4: 8g N m-2, F5: 16g N m-2, F6: 32g N m-2, F7: 64g N m-2) 的土壤氮素转化动态，确定过度放牧的典型草原围封禁牧后，植被恢复过程中最适宜的施肥量。主要结论如下： 1. 与试验初期相比，整个非生长季围封样地、弃耕地和农田的铵态氮和无机氮含量逐渐降低，培养结束时铵态氮含量分别减少了67.04％，77.31％和70.54％，而放牧地的含量增加1.63％。围封样地、放牧地、弃耕地和农田的硝态氮含量分别增加了61.61%，376.43%，199.75%和133.16%。非生长季四种土地类型的土壤氮素转化速率主要受温度影响。围封样地、放牧地、弃耕地和农田非生长季矿化速率均值分别为-0.016，0.0429，-0.0051和-0.0030 μg g-1 d-1。硝化速率均值变幅为-0.43-0.17 μg g-1d-1。 2. 与没有冷冻而融化的土壤相比，冻融显著影响土壤无机氮含量的变化。只有在较低的土壤温度条件下冷冻以后，融化才会促进土壤氮素矿化。不同的冷冻时间长度下融化均会促进土壤硝化速率。土壤温度、土壤含水量变化是影响氮素转化速率的重要因子。 3. 四种土地类型的年日均矿化速率为放牧样地>农田>弃耕地>围封样地，分别为0.25，0.11，0.10，0.06μg g-1d-1，其年平均速率分别为11.65，5.50，5.00和2.46g m-2 y-1，而年日平均硝化速率分别为0.27，0.095，0.097和0.05μg g-1d-1。其中生长季日均矿化速率和日均硝化速率均为其年日均速率的两倍。因此，生长季形成的矿化氮是全年的93％，而形成的硝态氮占全年的86％。四种土地类型年均矿化氮的累积量平均为615.04 kg ha-1，而硝化作用的累积量变幅为230.44-1218.86 kg ha-1。四种土地类型的矿化速率和硝化速率的季节动态变化与气候因子的变化一致。 4. 不同施肥处理对典型草原土壤氮素转化均有显著影响。与对照相比，少量施肥（F1，F2）土壤铵态氮，硝态氮和无机氮含量分别减少20.57％，11.18％和17.18％。当施肥量大于F4（8g N m-2）时，随施肥量增加土壤铵态氮，硝态氮和无机氮含量增加18％-1191％。除F5（16g N m-2）外，与对照相比，随施肥量增加，土壤矿化速率增加了5-21倍。4 g N m-2 (F3)左右是典型草原生态系统比较合适的施肥量。 5. 氨气挥发速率的季节动态特征与气象因子的变化一致，其速率变幅为17.65 - 1228.39µg m-2 d-1，其中7月挥发量占全年的37％。与对照相比，少量施肥氨气挥发速率降低了1-2％，施肥量大于F3 (4g N m-2)，速率增加了1-4倍。实验期间总的流失量变幅为23.76-84.91mg m-2，而且通过氨气挥发流失量低于土壤全氮的3%。氨气挥发不是典型草原过量氮素流失的主要方式。 6. 氮素限制的典型草原，植被恢复过程中外源氮素添加阈值为：4 g N m-2 (F3)。与对照相比，短期施肥（3年）不会显著影响根系碳储量和土壤碳氮储量。施肥处理的土壤硝态氮和无机氮含量显著增加，说明施肥显著刺激硝化作用。典型草原60%植物根系主要分布在地下0-10cm，这里的碳储量占地下储量（0-50cm）的63%以上。随土壤深度增加，土壤全氮，全碳，无机氮储量降低。而铵态氮储量和可利用的无机氮含量随土壤深度增加，说明植物根系主要吸收利用上层可利用氮素，而且下层氮素矿化速率降低。

云南4个马品种的随机扩增多态DNA(RAPD)分析

腾冲马和新丽江马品种内的遗传变异显著高于文山马和乌蒙马,遗传变异68.06%存在于群体内。系统聚类图中品种内大多数个体聚在一起,文山马和乌蒙马聚成一个大类,腾冲马和新丽江马又聚成一个大类,说明文山马和乌蒙马以及腾冲马和新丽江马有较近的亲缘关系。