买麻藤目的化石记录及其与 被子植物起源关系的探讨

二十世纪初，前人在中国的东北地区发现了大量保存完好的动物化石，其中以狼鳍鱼最具代表性，科学家将在该地区发现的化石生物群命名为“热河生物群”。“热河”这一名称得名于该化石群的经典产地，即当时的热河省东部地区。建国后，热河省被撤消，其西部划归河北省，东部划归辽宁省。原热河生物群的经典产地因此落在了今天辽宁省的西部，即辽西地区。但是，“热河生物群”这一在地质古生物学界具有深刻影响的名称仍然保留着，而且近几年来在该地区又有大量的鸟类以及恐龙的化石被发现。该地区现在已经成为世界级的古生物宝库。通过不同的方法对该地区进行时代测定的结果认为该地区的时代为白垩纪早期。 与发现众多、研究深入的动物群相比，在该地区开展的植物学研究起步较晚，但在最近几年取得了很大的进展。目前为止，已经发现的植物类群就有苔藓、蕨类、银杏、苏铁、松柏类和被子植物。其中，银杏、苏铁、松柏类尤为丰富。理论上，被子植物也正是从该生物群所代表的白垩纪早期开始出现并逐步走向繁荣的。近年来在热河生物群中就有不少关于被子植物早期类群的报道，如古果属A rchaefructus和里海果属Hyrcantha等。传统上认为，买麻藤目植物与被子植物起源的关系非常密切，但是最近的分子系统学研究却将该类群推离了被子植物，而作为裸子植物高等类群松柏类的姐妹群对待。但是，在热河生物群中的一些新买麻藤目植物的化石标本与被子植物早期类型化石标本的发现却提供了新的思路或证据。如近年来，我国学者已经在该生物群中报道的麻黄科下的2属4种。这些发现的类群都与买麻藤植物的基部类群麻黄属密切相关。这种新发现带来的证据或许可以为被子植物起源这一世界难题的解决提供新的思路。 在对前人关于买麻藤目植物化石标本的研究进行整理的时候，我们发现我们的部分化石与前人发表的一个种Ephedrites chenii在标本的形态学特征方面完全相同。但是在对该类群及其所在的属与麻黄的现代类群作对比研究后发现，该种植物的繁殖器官的特征完全符合麻黄属的特征，因此将该类群转移到麻黄属中作为新组合对待。另外，根据前人对该种在种加词的命名上的修改，我们将该新组合命名为Ephedra cheniae。 在调查该生物群中的买麻藤植物时，我们发现在部分化石类群中出现了前人没有记载过的新性状，比如在麻黄科类植物中发现了互生的分枝方式，并据此命名一个新的单种属Alloephedra xingxuei。为了探讨互生分枝这一性状对于麻黄科的分类意义，我们调查了国内外不少标本馆中的标本，并在野外做了取样统计。结果发现，在不少现代麻黄的枝条上都出现了不同程度的分枝发育不均衡，表现为在同一节上对生的两个分枝中一侧分枝能够正常发育而另一侧发育迟缓甚至不发育，这种不均衡的发育造成了在现代麻黄中出现了类似互生的分枝状况。在整理前人对麻黄分枝方式研究的基础上，结合我们对野外类群形态学性状的调查，我们认为由于在同一节上对生的两个分枝中一侧延迟或不发育而引起的类似互生的性状是较为广泛存在的，它不应该成为属一级的分类依据，而只能作为种一级的分类依据对待。因此我们将AHoephedra xingxuei转移到麻黄属中作为新组合Ephedra xingxuei处理。 除此之外，我们也发现了不少其他的买麻藤目化石标本，在对买麻藤目以往的化石记录了解以及对这些标本形态学性状把握的基础上，我们将这些新发现的化石标本放置在麻黄科麻黄属中作为新种对待，并根据其叶片以及苞片的特征分别将他们命名为披针叶麻黄（Ephedra lanceoleta）、裂叶麻黄（Ephedra divisa），卵叶麻黄（Ephedra ovata）以及双苞麻黄（Ephedra bibracta）。 与此同时，我们也发现了保存完好的被子植物的化石标本。该标本中具有5个离生的心皮、分枝方式兼具侧生和二叉分枝两种、并具有多裂的叶片。在辽西地区同时代发现的被子植物早期类型共有两个，分别是Archaefructus和Hyrcantha。其中前者具有许多个离生的螺旋状排列在可育枝的顶端1cm内的子房／心皮，而后者只有2-4个子房／心皮。在对我们新发现的化石标本与这两个被子植物的早期类型在叶片形态、分枝式样、果实大小、果实构成、果实排布、心 皮数目等形态学特征对比的基础上，我们认为新的化石标本描述了一个被子植物早期类群的新形态，并根据其具有五个心皮以及多裂的叶片的特征，命名为裂叶文采果Wentsaia divisa gen.＆sp. nov。 由于我们有幸能在辽西同时发现了买麻藤植物的化石标本和被子植物早期类型的标本，这就给了我们一个讨论二者在起源关系方面的机会。在对二者的营养器官特征、繁殖器官结构组成、繁殖器官性别构成以及对二者生活环境理解进行对比的基础上，我们认为，买麻藤目植物的早期类型与被子植物的早期类型之间存在相关性。但是就目前的证据而言，尚无法推测二者之间是否存在性状上的演化关系，而该问题的解决需要更多的化石证据的积累。

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。

海南野生兰科植物保育生物学研究

兰科(Orchidaceae)是高等植物中第二大科，包括石斛属在内的许多种类均具有较高的观赏价值和独特的药用价值。过度采挖和商业利用及原生境丧失致使野生兰科植物资源受到了毁灭性的破坏，许多兰科植物种类日趋濒危。本研究以海南岛野生兰科植物为对象，从生物多样性、群落生态学、菌根体系的建立和重引入实施工程等方面开展工作，研究结果如下： 1）报道了中国兰科植物2个新种，1个中国新记录属，6个中国新记录种及11个海南新记录种。其中，2个新种为长筒天麻Gastrodia longitubularis和芳香白点兰Thrixspermum odoratum；1个中国新记录属为小囊兰属Micropera；6个中国新记录种，分别为疏花羊耳蒜Liparis sparsiflora、三色槌柱兰Malleola insectifera.、红花小囊兰Micropera poilanei、美丽云叶兰Nephelaphyllum pulchrum、腐生齿唇兰Odontochilus saprophyticu和白花曲唇兰Panisea albiflora；11个海南新记录种，分别为密花石豆兰Bulbophyllum odoratissimum、金唇兰Chrysoglossum ornatum、勐海隔距兰Cleisostoma menghaiense、束花石斛Dendrobium chrysanthum、无叶美冠兰Eulophia zollingeri、滇南翻唇兰Hetaeria rubens、心叶球柄兰Mischobulbum cordifolium、毛叶芋兰Nerviliaplicata、平卧曲唇兰Panisea cavalerei、云南曲唇兰Panisea yunnanensisi及台湾白点兰Thrixspermum formosanum。 2）海南琼北火山岩地区调查结果表明，该区有兰科植物10属14种，成斑块状分布；其区系成分单一，生活型不全面；附主植物种类多样，人工种植的经济作物为该地区兰科植物的主要附生宿主。生境特征分析结果显示，琼北火山岩地区独特的地质气候条件及植被类型是影响该地区兰科植物种类数量的主要因素。人工干扰所致的植被破坏、生境破碎化是该地区兰科植物多样性丧失的主导因素。 3）以我国兰科海南特有种-华石斛（Dendrobium sinense TangetWang）为研究对象，采用双向指示种分析法（TWINSPAN）和除趋势对应分析法（DCA）对海南霸王岭国家级自然保护区华石斛附生群落进行了分类和排序。结果表明：TWINSPAN分类结果将22个样方划分为2个植被类型、5个群系、7个群丛组；并分别对各群丛组的生境特点、植被树种组成作了论述。DCA二维排序图较好地验证了TWINSPAN的分类结果，并客观地反映了群落的生境特征。随着海拔逐渐升高，华石斛附生群落植被类型从山地常绿林逐渐过渡到高山苔藓矮林，群落中的优势种由喜高温耐干旱的热带、亚热带树种逐渐演变为耐低温喜湿的亚热带、温带树种。华石斛在主要群落类型群系间、群丛组内的数量、密度和空间分布格局表现出较大差异，以具通风、凉爽和高湿环境的高山苔藓矮林附生数量最多。附生群落类型的多样性反映了华石斛对多样生境的适应性。华石斛附生群落植被类型群丛组的划分，进一步细化和丰富了海南热带森林植被类型山地常绿林和高山矮林的划分，有助于了解华石斛自然居群的生境特点，为进一步开展华石斛的保育工作提供了科学依据。 4）兰科菌根菌对兰花种子萌发和原球茎生长起了重要作用，在成年阶段也扮演着重要角色。为了解东南亚特有种五唇兰的菌根形态和菌根真菌的动态侵染过程，对不同生境下两种变异类型（叶背绿色和叶背紫色）的成年植株菌根分三个时间段采样并进行显微观察。结果表明，成年的五唇兰植株与菌根真菌有着密切关系，菌丝的侵染、定殖和消解程度随着生长发育变化而变化；在营养生长阶段和生殖生长阶段都发现菌丝结，这两个阶段的菌丝特征有所不同；而在休眠阶段的菌根中观察不到菌丝结；不同生境和不同变异类型的菌根结构无明显区别。 5)利用种子原地共生萌发技术，通过种子预处理及播种等技术的不断完善，获得了大量种子萌发原球茎；初步揭示了华石斛种子萌发原球茎规律。结果表明：10%NaOH浸泡10min预处理能显著提高华石斛种子萌发率；原生境人工播种明显提高了萌发的原球茎数及宿主原球茎产生率；但不同附生宿主间存在差异，自然萌发原球茎数非常低。播种后2.5个月左右种子开始萌发，4.5个月左右达到高峰，在6.5个月原球茎数基本趋于稳定。 6)华石斛菌根化苗重引入实验结果表明，实验室筛选的有益真菌与原生境下筛选有益真菌存在一定差异。菌根化苗重引入野外生境，3个月后以12号华石斛菌根化苗生长最好，3、9号华石斛菌根化苗生长较正常，而7、10号两种华石斛菌根化苗叶片受损或死亡，无菌组培苗基本已死亡；华石斛菌根化苗成活率在50%以上，而对照几乎全部死亡；从菌根化苗长势评价，3、9、12号3个内生真菌华石斛菌根化苗生长较好，为真正有益共生真菌。

陕西关中出土木材的研究

研究人类历史时期遗留木材是一项涵盖植物解剖学、植物地理学、环境科学和考古学等多学科的综合工作。通过对历史时期木材的研究，一方面可以了解当时的植物类群组成、地理分布和植被面貌，并可通过植物作为气候代用指标，重建历史时期环境，反映气候变迁。另一方面可以了解人类对木材的认识、选择和使用的历史，并反映当时的人类活动、及其在建筑、文化艺术和风格等诸多方面的建树。 本工作对陕西关中地区出土的神禾塬战国古墓木椁、秦始皇陵兵马俑坑棚架和凤栖原西汉古墓木椁、木炭的原木材进行识别和鉴定，研究结果如下 1、古木组成 神禾塬战国古墓木椁全部由裸子植物松科中的冷杉属（Abies）、云杉属（Picea）、铁杉属（Tsuga）和松属（Pinus）木材组成；秦始皇陵兵马俑棚架木材由裸子植物松科冷杉属、云杉属和铁杉属木材，以及被子植物樟科楠木属（Phoebe）木材组成，包括前人在兵马俑坑中发现了榆科的木材，综合分析可以看出，秦始皇陵兵马俑坑棚架主要是以裸子植物为主，占木材总量的95%，被子植物仅占5%。凤栖原西汉古墓木椁为松科松属木材组成，在其木椁周围填充的木炭中发现有胡桃科化香树属（Platycarya）的木材。 2、木材来源 1）木材类群的分布 冷杉属、云杉属和松属现仍然分布在秦岭北坡、关中地区及其以北的地方，而铁杉属、楠木属和化香树属植物类群则是亚热带成分，现分布在秦岭以南的地区。不过也有报道，铁杉属在秦岭北坡还能看到它残留的个别植株，枯枝以及保存在过去地层中的花粉。这似乎可以说，历史时期铁杉属植物在秦岭北坡有过分布。 2）、气候的影响 各种气候记录、考古数据显示，中国5000年来发生过多次冷暖变化。春秋至秦汉时期、唐朝初期均是历史上温暖湿润的适宜时期，那时关中地区的温度比现在要高出1-2°C。最近有人在兵马俑坑中，报道野桐属（Mallotus）的孢粉，该类群现在广泛分布在亚热带及热带地区。这似乎说明兵马俑坑修建时，关中地区的气候较现在温暖。秦岭现在南北坡的温度之差恰好也是2°C。可以设想现在分布在秦岭以南的亚热带植物的成分，如：楠木、化香树等亚热带植物在历史上温暖湿润的时期有可能分布到了秦岭的北坡和关中地区。 3）、用材的特点 在兵马俑坑棚架中出土的木材粗细不均，长短不一，种类不同，这种种迹象表明秦人在修建兵马俑坑时有可能是就近取材。另外，在兵马俑坑出土的楠木和其他种类的木材一样作棚木用，并没有见到其特殊的用途。而同样在关中地区出土的汉代、唐朝的楠木也未见其特殊的作用，与其他木材混在一起使用。此外，凤栖原西汉古墓防潮用的木炭中的化香树也未见其特殊的用途。因此推测包括楠木和化香树在内的所有木材都有可能是就地取材。

植物结构专题研究

1． 裸子植物次生韧皮部中晶体的分布类型及其意义 应用偏光镜检术和扫描电境一一能谱分析等手段对1 1科30种裸子植物次生韧皮部中晶体的形状、大小、分布类型和化学成分进行了系统研究。结果发现，所有的观察种类都具有晶体，钙是晶体的主要成分。在苏铁科、银杏科和松科，晶体存在于韧皮薄壁组织细胞的胞腔中：在其他各科，晶体则主要存在于韧皮细胞的胞壁上;通常胞腔中的晶体通常比胞壁上的大．苏铁科、银杏科和松科的晶体形状分别足棱形晶体、晶簇和柱状晶体或方形晶体．其他各科的晶体形状均为沙晶，但分布的部位各不相同。在杉科、柏科、和罗汉松科的韧皮部中，品体主要嵌埋在各类细胞的径向壁上：在三尖杉科的韧皮部，晶体主要存在于部分薄壁组织细胞的弦向壁上：在红豆杉科（澳洲红豆杉属除外），晶体嵌埋在韧皮纤维的外侧壁上;在麻黄科、买麻藤科，晶体主要存在于薄壁细胞间的胞间隙中，偶尔也在薄壁组织细胞的内侧，但在裸子植物的韧皮部，未见典型的针晶。根据晶体的上述变化，将晶体分布类型分成棱形晶体在薄壁组织细胞腔内、簇晶在溥壁组织细胞腔内、柱形晶体在薄壁组织细胞腔内、沙品在韧皮细胞壁上、沙品在韧皮纤维壁上和沙晶在韧皮薄壁组织细胞间的胞间隙内等六大类型，并依此讨论了它们在裸予植物各类群中的分类意义． 在红豆杉科中，晶体仪存在于厚壁组织细胞类的韧皮纤维上。根据该五属韧皮纤维．L晶体的比较观察，发现红豆杉属、白豆杉属的韧皮纤维具六角形和方形两种晶体，穗花杉属和榧树属仅具方形一种晶体，澳洲红豆杉属不具晶体．从晶体的有无和晶体的类型，讨论了它们在红豆杉科各属间的分类意义． 2． 长苞铁杉的结构及其系统发育的研究 长苞铁杉足我国特有的珍稀濒危植物。自发现以来，其分类位置曾几度变迁．1931年，郑万钧将其归属于铁杉属。1948年，Gaussen ＆van Campo-Duplan认为它是云南油杉和铁杉的杂交种，主张建立铁油杉属(Ts uga -Keteleeria). 1951年，胡先驌认为长苞铁杉与其他铁杉区别明显，提出建立新属- Nothotsuga. 1957年，喻诚鸿根据木材解剖的结果，认为长苞铁杉木质部缺乏正常树脂道，与铁杉属没有本质上的区别，建议将它归人铁杉属．<<中国植物志>>第七卷设长苞铁杉组(Sect. Heopeuce)，与铁杉组(Sect. Tsuga)平行，同归于铁杉属。 本课题对长苞铁杉营养器官的结构做了研究，发现长苞铁杉成熟部位的次生木质部具正常树脂道，创伤树脂道除切向连续分布外还有单个独生的现象，早晚材过渡不明显，射线管胞不发达，交叉场纹孔以杉木型为主，韧皮部中具树脂腔(Resin caviLy)。叶片气孔雨面生，维管束鞘明显，细胞大小均匀，树脂道1个边生。 上述特征都与铁杉属存在明显区别，因而作者支持胡先驌(1951)、Frankis(1989)、Faljon(1990)等关于建立长苞铁杉属的主张。 3． 白皮松的结构及其系统发育的研究 按<<中国植物志>>第七卷的分类系统，白皮松隶属单维管束亚属白皮松组，但其对分类位置曾有不同看法． 本课题通过白皮松营养体结构的研究，发现它在许多方面与单维管束亚属的其他种类有显著差异，白皮松针叶的气孔分布于背腹雨面，气孔间连结细胞的雨侧具石细胞，副卫细胞为近四方形且数目比较恒定，角质层内表面具深波浪状的胞间凸缘：次生木质部的射线管胞内壁具微锯齿状突起，交叉场纹孔松木型，管胞内表面及纹孔部分具明显的瘤层结构;树皮薄，其最外侧仅保留一层周皮，无内皮外皮之分，外侧的韧皮薄壁组织细胞与射线有明显的扩展与弯曲现象，韧皮薄壁组织细胞中的晶体有长柱形和短柱形雨种类型．依据上述结构特征结合前人从染色体、心边材抽提物化学成分析的研究结果，作者支持将白皮松从单维管束亚属中独立出来，成立白皮松亚属的主张。 4． C02浓度升高对植物生长的影响 大气中C02浓度的升高以及所引起的温室效应已成为了人们普遍关注的焦点。预计到21世纪下半叶，C02浓度将增加一倍(Gates，1983).由于C02是植物光合作用的重要原料， 它的变化将直接影响植物的生长和发育，进而引起生物圈乃至整个生态系统的变化。 本项目通过在人工气候室内增加C02浓度，观察大豆与黄麻的生长及其内部结构的影响。结果表明：在短期内，C02浓度升高对两种植物的生长有促进作用，对植物内部结构也有较明显的影响。其中包括种子的发芽率提高，幼苗生长加快，植株明显增高，叶面积增大，叶片加厚（栅栏组织层数增加），根系数量增多，气孔数量减少，茎干增粗、生长轮加宽，韧皮纤维和木纤维增长、大豆结实率增高。但C02浓度升高对两种植物的长期作用仍有待于进一步研究。 本项目还在进行之中。

水稻胚囊发育畸变的细胞学和遗传学研究

1．水稻多卵卵器的起源：被子植物的卵器中通常只有一个卵细胞。我们在水稻多胚品系胚囊中观察到二卵卵器和三卵卵器，本研究对其大孢子发生和胚囊发育进行了细胞胚胎学观察，揭示了水稻多卵卵器的起源．观察结果表明，该品系能进行正常的大孢子发生。大孢子母细胞进行正常的减数分裂形成四个大孢子靠近合点端的大孢子发育，其它三个退化。功能大孢子第一次有丝分裂后两个子核被一中央大液泡分隔在胚囊珠孔端和合点端，与此同时胚囊出现不均衡生长，珠孔端迅速膨大，合点端几乎不增大，致使二核末期的胚囊呈倒梨形．紧接着发生第二次有丝分裂，合点端核分裂时纺锤丝与胚囊纵轴平行，而珠孔端核分裂时纺锤丝与胚囊纵轴成4 5度夹角．由此产生的四核胚囊中，合点端一核向胚囊中部或中上部（胚囊珠孔端）迁移，四核胚囊再经一次有丝分裂形成两种类型的核分布偏离蓼型的八核胚囊。一种类型是珠孔端四个核，中部与合点各二个核，在胚囊细胞化过程中，珠孔端四核 分化成四细胞卵器，其中卵细胞和助细胞各二个，中部的二核分化成二极核中央细胞，合点 端的二核形成反足细胞。另一种类型是珠孔端六个核，合点端二个核，在胚囊细胞化过程中， 两端各一核向中部迁移分化成二极核中央细胞，珠孔端剩余的五核分化成五细胞卵器，其 中卵细胞三个，助细胞二个，合点端的一核迅速分裂形成反足细胞． 2．水稻同源三倍体TAR的生殖特性：TAR的单穗结实率平均可达10%，核型分析表明此三倍体产生的后代个体仍为具有36条染色体的三倍体．细胞胚胎学初步观察显示TAR为一具兼性无融合生殖特性的水稻新种质，其胚珠几乎都能进行胚囊的分化，但其中仅有33%的胚囊有较正常的结构，9%的胚囊在散粉前进行胚胎发生，58%的胚囊发育显著异常，表现为极性紊乱、多极核或缺失雌性生殖单位等。 3．水稻亚种间杂种败育的细胞学基础：对普通栽培稻不同品种类型间杂种颖花败育的细胞学基础及雌性败育的过程进行的细胞学研究表明：1）引起杂种颖花败育的原因有胚囊败育，花粉败育、开花时花药不开裂和雌雄异熟．其中胚囊败育而丧失受精能力是引起低结实率的最重要的因素，开花时花药不开裂和雌雄异熟在一定程度上形成了雌雄性细胞时间和空间的隔离屏障。2）杂种植株的所有大孢子母细胞都能进行正常的减数分裂形成四个大孢子，败育主要发生在靠近合点端的功能大孢子分化形成胚囊的早期，有的胚囊母细胞在进行第一次有丝分裂前便萎缩解体，多数能完成一次或二次有丝分裂形成二核或四核败育胚囊．败育的共同特征是无液泡的分化，细胞质少或退化，在败育胚囊残迹部位，解体的珠心细胞和萎缩的胚囊残溃混杂垛叠．已受精的杂种子房没有观察到胚及胚乳发育的异常．籼粳杂种胚囊败育频率较高． 4．籼粳杂种生殖障碍的基因定位：应用具有1 37个标记位点的籼粳杂交窄叶青8号/京系17)F1花药培养获得的127个双单倍体OH）群体构建的R FLP图谱，对控制籼粳杂种颖花败育的基因座位进行了定位研究。结果在第1、3、4、5、6、7、8、1 2染色体上检测到1 0个基因座位，其中第3、12染色体上的2个不育基因位点str3和str12与同一杂交组合F2分离群体中发现的异常分离热点处于相同的染色体区段．stj-6的基因加性效应为负值，有增加籼粳亲和性的作用;其余的不育基因座位皆有增加籼梗杂种不育性的作用． 5．籼粳杂种胚囊败育的遗传分析和基因定位：利用DH系构建的分子图谱及DH系衍生的2个回交群体定位了引起籼梗杂种胚囊败育的2个互补的主效基因esa-l（E1或e1位点）和esa-2（E2或e2位点），它们分别位于第6和第1 2染色体．在不育基因位点，籼稻基因型为EIEle2e2，粳稻基因型为elelE 2E 2，杂交后代中基因型为EIE2，Ele2、elE 2的雌配子体正常发育，携带ele2基因型的雌配子体表现败育．胚囊育性受配子体基因型控制，孢予体遗传背景影响胚囊败育基因的表达.

冬小麦春化作用相关基因Verc203的功能鉴定

本文应用反义基因技术对减法杂交和差异筛选所获得的春化相关基因CDNA克隆( Verc203)的功能进行鉴定。将Vcrc203插入PB1221质粒的CaMV35S启动子与GLIS基因之间构成表达载体，采用花粉管途径转基因法导入冬小麦胚，得到300粒种子。将上述处理的冬小麦种子萌发后在2-4℃处理28天，转入自然条件下栽培。以幼叶为材料提取基因组DNA，以Gus基因片断为探针，用点杂交法筛选获得转基因植株．转基因植株在自然条件下生长三个月未见抽穗， 而同样栽培条件下的对照（未经转基因处理的冬小麦，经相同条件春化处理）则全部抽穗。以Vcrc203和Gus基因的部分序列为引物，在转基因材料的基因组DNA中扩增出Vcrc203反义基因序列，Gus活性检测表明Gus基因在转基因小麦的茎尖和叶片中得到表达。上述结果表明Vcrc203的反义基因已整合到冬小麦基因组内，并得到高效表达。转基因植株的发育受到严重影响，显示Vcrc203基因可能参与了冬小麦春化作用对植物发育进程的调控．

植物中异源转座因子标签的研究

把已知的异源转座因子转化植物，通过转座因子标签法定向诱导突变体，己成为克隆基因的有效途径之一．本研究在充分了解该领域研究进展的同时，把玉米转座因子Ac导入单倍体烟草，尝试用单倍体细胞的遗传体系进行转座因子标签研究;并把Ac转化普通烟草双二倍体，分析Ac在转基因烟草及其后代中的行为，探索突变体筛选的有效途径，另外．构建了一系列用于单子叶植物的农杆菌转化．Ds．，Ac转座因子标签及Cre／lox位点特异性重墨的双元载体系统．上述体系为禾谷类植物的遗传转化．基因突变与克隆，以及基因组图谱的分析提供了研究基础．

植物克隆化基因功能分析及蛋白编码基因分离的研究

直到九十年代，以利用拟南芥菜和金鱼草突变体克隆到花器官发育基因为重要标志的植物发育研究取得了重大突破。但由于开花决定过程分子控制机理研究进展却较为缓慢。以mRNA人手利用差异筛选技术获得春化相关基因克隆(verc203，verc17)，Northem blot初步证明这些克隆对春化处理的特异性。根据反义RNA理论和技术对克隆化verc203基因功能进行研究。另外，从纯化蛋白人手，在金针菇中克隆到新的溶血性毒蛋白编码基因，并在细菌中得到表达，这一实验为利用此途径来克隆发育调控蛋白的编码基因进行了有益的技术路线探索。本研究的具体结果如下： 1． 春化相关基因(verc203)对冬小麦花发育调控 根据反义RNA的理论和技术进一步证明verc203在冬小麦开花启动和花发育过程中的可能控制作用。将verc203 DNA序列插入带有CaMV35S启动子和GUS基因的pBI221表达载体， 使之能在植物中高效表达反义RNA，并以转正义基因植株作为对照。通过花粉管途径转基因方法，得到326粒反义质粒冬小麦转化种子和1 98粒正义质粒冬小麦转化种子．所有转化处理种子和正常小麦种子萌发后，经春化处理，与未春化冬小麦植株一起培养直到对照植株达到成熟期。实验观察发现，转反义基因植株的抽穗受到明显的阻抑，开花过程大大推迟。其中表达较强的6株转基因植株甚至晚花五十多天。还发现一些表达较弱的植株尽管晚花20到30天，但花器官发育却受到影响，如，雄蕊缺失，穗发育异常等。Southemblot和PCR实验结果表明外源基因整合到转基因植株基因组。 Northrenblot以及报告基因(GUS)活性等实验证明反义基因在转反义基因植株RNA水平上得到高效表达。同时，GUS基因在蛋白质水平上得到表达。基于上述实验，有理由认为ver203基因可能是控制冬小麦春化诱导的成花启动和花发育过程中的主要基因之一。 2． 金针菇毒蛋白flammutoxin编码基因的克隆及其在细菌中的表达 利用色谱分离技术及SDS．PAGE电泳技术从金针菇(Flammuleina velutips)分离得到一种分子量为31 kDa、对人血红细胞具有溶血活性的蛋白质(flammutoxin)，通过蛋白质序列微量分析技术测得其N-端3 1个氨基酸顺序。利用氨基酸序列推测其编码基因序列信息，通过RT - PCR克隆到一个由973个核苷酸组成的编码基因，5’端93个核苷酸编码肽链序列与测得flammutoxin N-端氨基酸序列完全相同。基因序列同源性分析表明在GenBank (USA)，EMBL Database (Europe)和DDBJ (Japan)基因序列数据库中未找到与之同源的基因序列。这个基因与载体p-半乳糖苷酶部分基因编码的融合蛋白在E coli细胞中有效地得到表达。表达产物的SDS-PAGE，Western blot和溶血活性实验表明它是flammutoxin蛋白原编码基因。并对融合蛋白的溶血活性降低原因作了讨论。

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。

毛白杨（Populus tomentosa）木质素生物合成相关基因分离与木质素合成调节

木质素是植物体中具重要生物功能的次生代谢产物。然而纸浆生产主要是将原料中的木质素与用于造纸的纤维素分离，该工艺过程产生了造纸工业的主要污染废液，并且增加造纸成本。本研究目的在于利用反义RNA技术，在分子水平调节木质素的生物合成，降低中国特有造纸树种毛白杨的木质素含量，培育更适于我国造纸工业的原料树种。以下为本研究已取得的相关研究进展： 1.通过RT-PCR技术，从毛白杨中克隆了木质素生物合成的三个相关酶的cDNAs，它们分别为咖啡酸甲基转移酶(caffeic acid O-methyltransferase，COMT)、咖啡酰CoA甲基转移酶(caffeoyl Co-enzyme A O-methyltransferase，CCoAOMT)及香豆酸：辅酶A连接酶(4-coumarate: CoA ligase，4CL)。序列分析显示了毛白杨这三个基因与杨属中其它种的相应基因cDNA核苷酸序列高度同源。Northern点杂交分析表明，COMT、CCoAOMT及4CL基因在毛白杨正在生长的次生木质部中高水平表达，其表达高峰与树木的木质化进程同步;而在叶与叶柄中，这三个基因均不表达。COMT、CCoAOMT及4CL是木质素生物合成的相关酶，该表达特征与其基因功能相一致。本研究克隆的COMT、CCoAOMT及4CL基因的cDNAs已在GenBank注册登记，接受号分别为AF237777、AF240466、AF314180 (publish on Jan l,2002)。 2.通过一系列的DNA重组，构建了携带反义COMT、CCoAOMT或4CLcDNA的反义表达载体以及同时整合反义COMT与CCoAOMT cDNA的双价反义表达载体，PCR扩增与酶切检测确证构建无误。 3.以田间取材的速生三倍体毛白杨B19、B331及B304的茎尖、叶片与嫩茎为外殖体，首次获得了三倍体毛白杨的组培再生试管苗，并建立了速生三倍体毛白杨的组培再生系统，为通过基因工程改良其造纸性能奠定了基础。 4.农杆菌介导转化烟草，PCR与PCR-Southern检测表明我们获得了整合反义COMT、CCoAOMT cDNA及反义COMT及CCoAOMT cDNA共整合的转基因烟草。以Digoxigenin标记的对应于反义链的单链RNA为探针与转基因烟草的总RNA进行NoIthern点杂交，结果表明整合到其中的反义cDNA均已表达。转基因烟草的木质素分析将有助于对COMT及CCoAOMT两个甲基化酶功能的认识。 5.通过农杆菌介导，将反义CCoAOMT cDNA转入欧洲山杨与银白杨的杂交杨（P tremulaXP.alba）。经PCR，PCR-Southern及Southern检测，确认获得了转基因植株。以Digoxigenin标记的对应于CCoAOMT cDNA反义链的单链RNA为探针与转基因杂交杨总RNA进行Northern点杂交，结果表明整合到其中的反义cDNA已在转录水平表达。测定生长5-6个月的转基因杨树下部茎杆的Klason木质素含量，结果显示其中一个株系的Klason木质素含量比野生型对照下降17.9%，表明抑制杨树内源CCoAOMT基因表达可有效降低转基因植株的木质素含量。

拟南芥bre突变体分析及小麦ver203F基因表达模式研究

第一部分 茎尖分生组织的中央部位是由干细胞组成，维持干细胞的动态平衡对于植物器官启动显得尤为重要。在拟南芥花序分生组织和花分生组织中分别有WUS/CLV和(WUS+LFY)/AG两个负反馈调节环控制着这一平衡，保证了花序分生组织的非决定性和花分生组织的决定性。 本文用T-DNA激活标签技术得到功能增强突变体bre，序列分析表明BRE就是干细胞特征基因WUSCHEL。定量RT-PCR表明在突变体的茎节间WUS大量表达，证实在WUS基因的调控区插入的4个35S增强子使WUS表达增强。突变体bre生长发育缓慢，茎弯曲，花器官数目改变，心皮发育加快。尤为突出的是在茎皮层直接分化出花分生组织。这些表型可能与WUS的表达增强有关。这说明WUS功能是多效的，除了在分生组织中决定干细胞命运、促进CLV和AG的表达外，还可能与生长素极性运输以及花分生组织特征基因的表达有关。 第二部分 春化作用是促进植物从营养生长向生殖生长转变的有效途径之一，作者所在实验室曾经分离到多个小麦春化相关基因。为研究春化期间它们在不同组织或不同细胞内的表达模式，首先建立并完善了RNA组织原位杂交系统。以春化相关基因ver203F为模板，采用地高辛为标记分子，借助体外转录制备RNA探针，分析了小麦胚芽和幼苗中ver203F的表达模式。结果表明：春化前和脱春化的胚芽中不表达ver203F，春化处理14天以上的胚芽幼叶表达ver203F,而且主要定位在叶的边缘分生组织细胞内，叶维管束和表皮组织未检测到转录物，胚芽鞘和茎尖分生组织中不表达。幼苗的侧芽中的幼叶有相同的表达模式。茉莉酸可以诱导ver203F的表达。．说明春化时的低温信号可能由幼叶接收，并有可能涉及到茉莉酸介导的信号转导途径。

I.小麦非叶器官碳酸酐酶活性与定位分析II.镉毒害导致芦苇胚性细胞死亡的激素调控研究

第一部分： 通过生理测定和化学染色分析了冬小麦品种小堰54和京411的叶片和非叶片组织的碳酸酐 酶活性。叶片碳酸酐酶活性(CA)在挑旗时期达到最大值，之后减少到最小，而在饱粒期又呈 增加趋势。从灌浆期到饱粒期，颖片和内稃的CA活性均减少，而外稃和种皮的CA活性均增加。在饱粒期，小堰54的叶片、颖片、外稃和种皮CA活性均高于京411。组织化学染色表明，CA主要分布在旗叶的叶肉细胞叶绿体中，也分布在非叶片组织颖片、外稃和内稃的叶肉和维管束鞘细胞的胞质中。这些结果表明，小麦非叶组织叶肉和维管束鞘细胞的胞质中的CA可能对饱粒期冬小麦的C4光合途径起作用。饱粒期小堰54的C02传递到Rubisco酶速率和抗旱性较京411高。 第二部分： 以继代培养的芦苇胚性细胞为材料，利用台盼兰拒染法检测了悬浮细胞死亡过程，并利用石蜡切片法及苏木精染色法观察了不同浓度镉对芦苇细胞的毒害作用。1000μM的CdCl2迅速导致芦苇悬浮细胞死亡，200μM的CdClz在接种后第5天引起悬浮细胞死亡，100μM的CdCl2在接种后第7天引起悬浮细胞死亡，≤50μM的CdClz在接种后7天不引起悬浮细胞死亡。同时对不同浓度镉处理的芦苇胚性细胞的内源植物激素和可溶性蛋白质进行分析，≤50μM的镉浓度显著地降低胚性细胞内IAA、ZR、GA3和GA4的含量，却提高ABA的含量，抑制可溶性蛋白质的合成：≥100μM的镉浓度显著地提高IAA、ZR、GA3和GA4的含量，却降低ABA的含量，促进可溶性蛋白质的合成。这些结果表明，镉的毒害至少包括镉浓度决定的两种细胞死亡机制，高浓度的镉(1000μM)引起的细胞死亡应当为坏死，而100μM的镉引起植物悬浮细胞发生程序性死亡。在较高浓度(≥100μM)的镉处理下，芦苇细胞内内源IAA、ZR、GA3和GA4的浓度较高，可能调控可溶性蛋白质的合成而促进细胞发生程序化死亡。

魔芋葡甘聚糖结构及其应用研究

本文以葡甘聚糖为试材，运用分子模拟同仪器分析相结合的手段，预测了葡甘聚糖分子链的高级结构，分析了无机分子对其结构、性能的影响，探讨了葡甘聚糖与卡拉胶微观作用机理。 主要研究内容与结果如下： 1. 葡甘聚糖单链高级结构的预测 利用Hyperchem7.0、VM2.0分子结构计算软件采用分子动力学和分子力学的方法，以真空中葡甘聚糖单链为研究模型，研究了聚合度、取代基对动态构象的影响及影响链构象的作用力。首次提出了KGM链的动态模型，得到了以下结果：聚合度影响其链形态和稳定性，对于高聚合度的魔芋葡甘聚糖来说，其链呈现无规卷曲状态且稳定性下降，在整个动态运动过程中KGM链脱乙酰基前后都呈现无规卷曲状态，而且其伸展和卷曲的变化是周期性的，表现出了很好的柔性，说明乙酰基不是影响其链形态的主要因素，二面角能和静电作用是真空中影响单链构象的主要的键合作用力和非键合作用力，但是乙酰基对氢键作用的影响较大。 2. 无机分子对葡甘聚糖溶液体系结构性能影响的研究 利用Hyperchem7.0分子结构计算软件，采用分子动力学及红外光谱、核磁共振等技术，对无机分子对葡甘聚糖体系的影响进行分析，很好的解释了性能变化的结构原因，结合以往的研究及参考文献得出以下结论：KGM在碱性条件下由于化学作用乙酰基的脱除分子间氢键作用的加强提高了凝胶强度，分子间氢键的主要作用位点是葡萄糖 的O(6)与甘露糖的O(2)之间;硼与KGM形成的分子内和分子间配合作用及分子间作用力氢键的增强是KGM特性粘度和致密性提高的主要原因，分子间型配位反应发生在葡萄糖和甘露糖两个糖环之间的几率最大;加入尿素后，表现为宏观性能的下降，葡甘聚糖氢键网络被破坏，氢键的作用位点由甘露糖的O(2)、O（3）变为O(4)，葡萄糖的O（3）、O(6)变为O（1）、O（2）。 3. 葡甘聚糖与卡拉胶共混作用的研究 利用Hyperchem7.0分子结构计算软件运用分子动力学方法、DSC、红外光谱技术，研究了葡甘聚糖与卡拉胶的微观结构及作用过程，揭示了性能变化的结构原因和分子之间的作用位点。得出了以下结论：葡甘聚糖同卡拉胶共混后通过分子间氢键作用形成了强度高、弹性好的热可逆凝胶。其凝胶强度与单一胶相比较，凝胶特性得到了很大的改善。通过红外光谱可以发现形成复合溶胶后化学基团没有发生本质上的改变，但是氢键缔合作用增强;通过DSC分析可以发现仅出现1个吸热峰，两种生物大分子达到了相容的结果，经过分子动力学模拟表明，与单一体系比较，葡甘聚糖与卡拉胶共混时稳定性提高，分子间氢键作用力明显增强，主要的作用位点是葡甘聚糖的上甘露糖的O(2)、O(4)、O(6)、乙酰基位置及卡拉胶上糖环上的 O(6)、硫酸基。

绊根草重金属抗性相关基因的克隆及其功能分析及可耐受偏二甲肼的芦苇变异株系的筛选

本研究利用酵母功能互补方法和RACE的方法从具有较强抗逆能力的绊根草中克隆了9个与重金属抗性相关的克隆，并对部分基因的表达调控及功能进行了初步研究。同时还利用细胞工程技术筛选到了具有较强的耐受火箭推进齐-偏二甲肼(UDMH)的芦苇的变异株系，为以后用人工湿地系统处理受偏二甲肼污染的废水奠定了基础。 本研究通过酵母功能互补法克隆到了五个基因，分别为CdSRP、CdTETH、 CdASP、CdMT2和CdTER1。CdSRP可能是一种衰老相关基因;CdTETH编码的产物可能是组成TRAPP复合体的一个亚基;CdASP是一个功能未知的基因;CdMT2是一个编码Type Ⅱ型金属硫蛋白基因;CdTER1可能是编码一个TERl-like家族蛋白成员的基因。用这五个基因分别转化因Acr基因缺失而对As敏感的酵母菌株FD236-6A，所获得的转化子对As的抗性均有提高，其中以CdMT2、CdTER1和CdASP的作用最为明显。这些基因的表达调控方式以及与其它重金属抗性的关系正在研究中。 本研究还利用RACE的方法克隆了一个谷胱甘肽S-转移酶基因，CdGSTFl;两个植物络合素合酶基因，CdPCSI和CdPCSⅡ，和一个TypeⅠ型金属硫蛋白基因CdMT1。CdGSTF1属于phi类GST基因，Northern-blotting分析表明，CdGSTF1在绊根草根部的表达受Cd2+的诱导，暗示其可能具有解除氧自由基或氢过氧化物的毒性的作用。CdPCSI和CdPCSⅡ的同源性较高，表明绊根草含有两个以上的PCs合酶的基因。参照前人的方法对CdPCSI和CdPCSII的氨基酸序列进行分析，发现它们含有六个非常相近的Cd2+结合位点，这两个基因的功能及其调控方式有何差异尚需进一步的研究。cdMT1与用酵母功能互补法克隆到的CdMT2属于不同类型的MT基因，对它们之间很可能存在的功能、组织特异性等方面的差异性进行了讨论。 四氧化二氮／偏二甲肼是常用的航天器双组元液体推进剂。偏二甲肼易挥发，有致癌、致畸、致突变的毒性。在推进剂贮存、运输、转注、火箭发动机试车、火箭发射、管道及设备冲洗中产生的含有偏二甲肼的废水能够对卫星发射基地的地下水源和空气造成污染。因此迫切需要培育能够净化偏二甲肼污水的植物。 本研究利用生长在卫星发射基地的野生芦苇的种子诱导愈伤组织，进而通过逐步提高偏二甲肼筛选压力的方式从中筛选出具有较强抗性的愈伤组织，然后诱导其分化。目前已经得到能够在含有1.63 mmol/L和3.26 mmol/L偏二甲肼的分化培养基中生长良好的芦苇再生苗，并已成功转移至温室中。抗性分化苗对污水的处理效果和耐受偏二甲肼的机理正在研究中。