冲绳海槽北部PC-1岩芯24 cal.kaBP 以来孢粉记录的古环境信息

东海陆架是世界上最宽阔的陆架之一，面积达770 000 km2左右。在末次冰盛期（LGM），东海海平面下降120～130 m左右，绝大部分陆架暴露出海面。而冲绳海槽是第四纪以来一直保持海洋环境的东海深海区。本文以冲绳海槽北部PC-1岩芯为材料，通过分析该孔的孢粉，加上详细的AMS 14C测年，恢复了周边地区24 cal.kaBP以来的古植被，并推测古环境和古气候变化，重点讨论了LGM时期出露大陆架上发育的植被。 PC-1孔（31°27.5′N，128°24.8′E）位于黑潮支流对马暖流东侧，水深590 m，柱长812 cm。孢粉分析按间隔8 cm取样，个别为4~6 cm，共分析了103个孢粉样品。利用9个AMS 14C数据建立年龄标尺，用Calib5.1.0软件进行年龄校正。通过相邻样品深度的线性内插获得每个样品的年龄，采用外延法得到顶部和底部的校正年龄分别为351cal aBP、24 280 cal aBP，孢粉样品的时间分辨率平均为230 a。 根据孢粉百分比和沉积率的变化，可划分出四个带：Ⅰ带（812～715 cm，24.2～21.1 cal. kaBP）、Ⅱ带（715～451 cm，21.1～15.2 cal. kaBP）、Ⅲ带（451～251 cm，15.2～10.8 cal. kaBP）、Ⅳ带（251～0 cm，10.8～0.3 cal. kaBP），分别对应MIS 3末期、末次冰盛期、冰消期和全新世。末次冰盛期草本植物花粉占优势，孢粉沉积率较高，此时草本花粉主要来源于出露的大陆架，其上发育了以蒿属为主的草地植被，气候比较寒冷干燥；冰消期海平面开始回升，松属花粉含量升高，草本植物花粉含量下降；全新世以木本植物花粉占绝对优势，栗属－栲属花粉迅速增加，蕨类孢子含量升高，草本植物花粉含量锐减，孢粉沉积率降低，由于海平面回升，大陆架被淹没，此时孢粉主要来源于日本岛，九州地区生长了以栲属、栎属为主的常绿阔叶与落叶阔叶林，气候温暖湿润。 叶枝杉属花粉在整个岩芯中零星出现。叶枝杉属植物分布于菲律宾吕宋北部至塔斯马尼亚和新西兰气候潮湿的山地林中，该属花粉在岩芯中的出现，可能暗示了黑潮的影响或者是较强的夏季风。 草本植物与松属花粉百分比变化很好的反映了海平面的升降，松属花粉含量较高指示海平面较高。对岩芯中主要类型的花粉百分比进行了频谱分析，显示存在千年尺度的准周期变化，有明显的6.8，3.8，2.2，1.6 ka的周期。 孢粉样品中的炭屑统计表明，末次冰消期炭屑含量最高，可能因为末次冰消期降雨量增加，炭屑可被降水带到沉积地点沉积下来；全新世的炭屑浓度较高，尤其在晚全新世，出现了一个峰值，究其原因可能与气候变化和人类活动有关。

植物血红蛋白基因及植物凝集素基因转化水稻的研究

植物血红蛋白在共生固氮根瘤中主要是对固氮酶进行嫌氧保护，确保固氮酶活性，在植物根中协助氧的运输或作为感觉氧压的信号分子．豆科植物凝集素功能之一是对相应专一的根瘤菌有识别作用，并有利于根瘤菌的聚集和侵染。本论文将非豆科结瘤植物Parasponia andersonii血红蛋白基因及豌豆凝集索基因转入水稻，目的是此二基因表达后，豌豆凝集素可聚集、识别豌豆根瘤菌，并有助于它们的侵染，血红蛋白则可对根瘤菌固氮酶进行嫌氧保护，保障其发挥固氮作用，从而为实现水稻结瘤和固氮打下初步基础。 本论文将带有Parasponia血红蛋白基因的pL305质粒，带有潮霉素磷酸转移酶基因及Parasponia血红蛋白基因的农杆菌双元载体质粒pLX412-Hb用花粉管通道法转化水稻l用pLX412-Hb和带有Bar基因、豌豆凝集素基因、Parasponia血红蛋白基因的质粒pLHB用基因枪法转化水稻幼胚及愈伤组织，带有pLX412-Hb的Agrobactmum tumefaciens LBA4404转化烟草，得到如下结果： 1．用pL305质粒花粉管通道法转化水稻，运作1512朵花，得到707粒种子．将230粒种子萌发，发芽220粒;白化苗4株，成苗206株;计发芽率96%，白化苗率1.7%，成苗率90%。取120株提取DNA以Parasponia血红蛋白基因为探针进行点杂交，有6株为阳性结果，阳性率5%．再取4株DNA点杂交阳性植株DNA，以Parasponia血红蛋白基因为探针进行Southem杂交，有3株有阳性结果，阳性率为75%，照此推算转化植株约占总植株的4%．目前，这些转基因植株已开花结实。 2．用pLX412-Hb质粒花粉管通道法转化水稻，运作743朵花，得到340粒种子。将120粒种子萌发，发芽117粒，白化苗3株，成苗111株;计发芽率97. 5%，白化苗率2. 5%，成苗率92. 5%．取30株提取DNA以Parasponia血红蛋白基因为探针进行点杂交，有4株为阳性结果，阳性率13%。再取4株DNA点杂交呈阳性的植株DNA，以Parasponia血红蛋白基因为探针进行Southern杂交，有2株有阳性结果，阳性率为50%，照此推算转化植株约占总植株的7%。目前部分转基因植株巳开花结实． 3.用pLX412 - Hb质粒基因枪法转化水稻幼胚及愈伤组织，抗性筛选得到15株再生植株，以Parasponia血红蛋白基因为探针进行点杂交，有14株为阳性结果，阳性率93%．取7株DNA点杂交呈阳性的植株DNA，以Parasponia血红蛋白基因为探针进行Southern杂交，都为阳性结果，阳性率为100%，照此推算转化植株约占总植株的93%．目前，部分转基因植株已开花结实． 4．用pLX412 -Hb质粒通过Agrobacterrum tumeFaciens LBA4404转化烟草，抗性筛选得到的再生植株以Parasponia血红蛋白基因为探针进行Southern杂交，结果为阳性． 5．用pLHB基因枪法转化的愈伤组织，抗性筛选得到已分化出绿芽点的愈伤组织，以Parasponia血红蛋白基因为探针或以豌豆凝集素基因为探针进行Southern杂交，杂交结果均为阳性． 6．最近国外巳发现大麦有血红蛋白基因．本论文以大麦血红蛋白cDNA为探针对未转基因的水稻进行Southern杂交，结果有阳性带。说明水稻有与大麦血红蛋白基因高度同源序列。以Parasponia血红蛋白基因为探针时杂交结果为阴性，说明水稻血红蛋白基因与Parasponiaa血红蛋白基因核苷酸序列相差较大． 7．提取Southern杂交证明有Parasponia血红蛋白基因整合的水稻根及叶总RNA，以Parasponia血红蛋白基因cDNA为探针进行RNA点杂交，结果根总RNA为阳性，叶总RNA为阴性。初步证明Parasponia血红蛋白基因在水稻根中表达。 8．提取未转基因的水稻根及叶RNA，以大麦血红蛋白基因cDNA为探针进行RNA点杂交，结果：根总RNA为阳性结果，叶总RNA为阴性结果．初步证明水稻血红蛋白基因在水稻根中表达。 总之，本论文证明已将Parasponia血红蛋白基因整合进水稻植株染色体，将豌豆凝集素基因、Parasponia血红蛋白基因整合进水稻愈伤组织染色体，初步证明水稻有血红蛋白基因，内外源血红蛋白基因都有组织特异性表达，从而为本研究的战略设想奠定初步基础。

PEFCSH 的建立及在基因组特异序列克隆上的应用

基因组特异序列是跟踪外源染色质、鉴定易位系的特异探针。本文介绍一种带反馈控制的PCR增效减法杂交（PEFCSH），证明可高效克隆基因组特异序列。 带PCR接头的黑麦DNA片段与固定化的小麦ssDNA杂交，同源的片段将被吸附。用PCR扩增吸附的DNA，可监测杂交液中与小麦同源的DNA，确定是否还要再杂交。5轮连续杂交后，杂交液中的DNA几乎全为黑麦特异DNA，纯化后，用PCR扩增到方便操作的数量。经检测，PEFCSH片段99%为黑麦基因组特异性序列，富集度超过230倍。 PEFCSH片段克隆后检测：插入片段在120bp～2000bp，峰值250bp左右;306个克隆中301个显黑麦特异性，表明了PEFCSH的高效性。Tomita等曾用普通减法杂交富集黑麦特异序列，所得克隆只有6.3%为黑麦特异。 与数据库对比，分离片段有的为新序列，更多的与已知的黑麦特异重复序列同源。用其中一条作探针进行Southern杂交，小麦不显带，黑麦显阶梯型带，说明它是特异性串联重复序列。 PEFCSH有如下特点：1. 实时监测杂交液中非特异DNA，首次引入反馈控制，确保杂交达到预期效果。2. 用PCR制备Tester只需少量样品就可以分离特异序列。3. 采用固相减法杂交，大大简化Test与Driver的分离。4. 用PCR克服常规减法杂交操作性差的弱点。5. 富集特异单链和双链DNA，减少特异序列丢失。6. 适用于大多数分离两组相关核酸中的差异成分。

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。

辽河三角洲芦苇湿地生态系统水碳通量动态及其控制机制

全球变化背景下人类生存环境及社会经济的可持续发展要求，使得水循环和碳循环成为科学研究的关注点。湿地与森林、海洋并称为全球三大生态系统，与生态平衡、人类生存和经济社会可持续发展息息相关，特别是湿地的碳汇功能使得其在全球碳循环中具有重要作用。我国湿地面积占亚洲第一位，世界第四位，占世界湿地面积的11.9% 。但是，与森林、草地与农田等生态系统相比，湿地水碳循环控制机制研究的甚少，制约着湿地生态系统的水碳管理。 本论文基于2005~2007 年盘锦芦苇湿地生态系统野外观测站的涡度相关系统的水碳通量和气象环境因子的连续观测数据，结合芦苇湿地生态系统的生物学调查资料，较系统地分析了芦苇湿地生态系统水汽通量和碳通量的动态特征，探讨了不同时间尺度芦苇湿地生态系统水汽通量和碳通量的环境控制机制。主要结论如下： (1)芦苇湿地生态系统蒸散的日、季变化显著。2005~2007 年盘锦芦苇湿地生态系统的年蒸散量分别为432、480 和445 mm。非生长季(11 月~次年4 月)对全年蒸散量的贡献约13~16%，表明在湿地蒸散年总量的估算中不能忽略非生长季的贡献。 (2)关于动力作用和热力作用对芦苇湿地蒸散的贡献表明，能量是驱动芦苇湿地蒸散的重要因素，在小时至月尺度上均起着主导作用；时间尺度越长，能量因子对蒸散变异的解释率越大。仅温度就能解释蒸散月总量变异的95%左右。但是，随着时间尺度的降低，水分条件如饱和水汽压差、相对湿度，对芦苇湿地蒸散的作用逐渐显现。降雨和蒸散的变化虽然没有统计上的相关性，但短时段的降雨可能导致雨后蒸散增强，而持续多天的阴雨天气却能导致蒸散量连续下降。 (3)基于芦苇湿地生态系统作物系数(kc)具有显著日间变异的事实，发展了耦合气温、相对湿度和净辐射影响的芦苇湿地日作物系数模型，弥补了国际粮农组织建议的蒸发散估算模型FAO56 缺乏适宜湿地作物系数的不足。 (4)芦苇湿地生态系统呼吸呈单峰型季节变化，2005~2007 年生态系统呼吸的年总量分别为834、894 和872 g C m-2 yr-1，非生长季芦苇湿地的生态系统呼吸碳排放量为102~136 g C m-2 season-1，占全年生态系统呼吸总量的12~16%。这说明，非生长季湿地生态系统的碳排放通量不可忽视。温度是小时至月尺度的生态系统呼吸控制因子；同时，生物因素也对芦苇湿地生态系统呼吸有显著影响。生态系统呼吸对温度的响应呈指数函数关系，二者间的响应受土壤水分的影响。当表层土壤含水量(5 cm) 为20~25%时，芦苇湿地生态系统呼吸的潜力(Reco,10)最大。生态系统呼吸的日值与地上生物量、叶面积指数呈对数正相关，而与冠层高度呈显著二次曲线关系。生态系统呼吸的年际差异并不是由温度变化引起，而与植被生长状况密切相关。 (5)芦苇湿地生态系统的净碳交换季节变化明显，变化范围在-12.9~4.2 g C m-2 day-1 之间。一般在5~9 月表现为大气CO2 的汇，其余月份为碳源。其中，净碳吸收最大的月份为6、7 月，而净碳排放最大的月份为4、10 月。2005~2007 年的年碳收支分别为-55、-230 和-53 g C m-2 yr-1，呈碳汇。 (6)不同时间尺度的净碳交换控制因子不同。小时尺度上，影响芦苇湿地生态系统净碳交换的环境因子主要是光合有效辐射(PAR) 。芦苇湿地生态系统光合作用的光响应参数(α、Amax 和Reco)随温度指数上升，而与叶面积指数呈线性正相关。光响应参数的这种显著季节波动表明，在生态系统碳循环模型中不应该将生态系统的光合作用参数视为常数，应该考虑采用光响应参数与环境和生物因子间的定量关系来反映光合作用光响应参数动态。日尺度上，温度是芦苇湿地碳交换的主要控制因子，湿地净碳交换在15℃左右由正值变为负值，芦苇湿地由碳源变为碳汇。除温度外，饱和水汽压差对日尺度净碳交换波动也有影响，二者呈二次曲线关系(U 型)，当饱和水汽压差在0.8 kPa 附近时，芦苇湿地净碳吸收达到最大。月尺度上，影响芦苇湿地净碳交换的主要环境因子依然是温度，二者间表现出“非对称响应”特征。 (7)对芦苇湿地碳交换各组分间的关系分析表明，芦苇湿地生态系统呼吸和净碳交换均受总光合生产力的显著影响，即通过光合作用产物来源控制。