我国严重威胁性外来入侵植物入侵与扩散历史过程重建及其潜在分布区的预测

外来生物入侵已经在世界范围内造成严重的危害，它不仅导致生物多样性的减少和丧失而且威胁着全球的生态环境和经济发展。入侵种在入侵区域的种群扩散是入侵种带来风险的最根本问题，也是其造成危害的重要原因。研究入侵物种的扩散规律可以了解其在入侵地的入侵状况和扩散趋势，这对制定合理的控制措施具有重要意义。本研究选取14种在我国具有较强威胁性的外来入侵植物，通过对其入侵历史动态的分析，判断其在我国的入侵与扩散阶段，进而预测其在我国的潜在分布区。这14种外来植物为紫茎泽兰（Ageratina adenophora）、土荆芥 （Chenopodium ambrosioides.）、喜旱莲子草（Alternanthera philoxeroides）、反枝苋（Amaranthus retroflexus）、刺苋（Amaranthus spinosus）、皱果苋（Amaranthus viridis）、北美独行菜（Lepidium virginicum）、藿香蓟（Ageratum conyzoides）、钻形紫菀（Aster subulatus）、小蓬草（Conyza canadensis）、一年蓬（Erigeron annuus）、牛膝菊（Galinsoga paviflora）、飞机草（Eupatorium odorata）和北美商陆（Phytolacca americana）。 　　紫茎泽兰最早于20世纪40年代入侵我国，经过1940—1960年长达20年的时滞期，紫茎泽兰开始在云南及其临近的省份如四川、贵州和广西迅速扩散。其中，紫茎泽兰在南亚热带和中亚热带气候条件下的扩散速度为20公里/年，而在垂直地带性北亚热带地区的扩散速度为6.8公里/年。紫茎泽兰仍没有入侵到垂直地带性暖温带地区。尽管1990年后，紫茎泽兰在云南基本停止扩散，但其在邻近省（市）的快速传播表明紫茎泽兰在我国仍处在扩散阶段，还没有达到饱和阶段。生态位模型预测结果和紫茎泽兰在已经入侵地区扩散的地理生态式样基本相符。我国南部及中南部地区的气候条件十分适合紫茎泽兰生长。而在华中地区，由于环境条件不太适宜，其扩散速度会相对较慢。我国北部和西北部的气候条件完全不适合紫茎泽兰生存。因此，我国南部和中南部广大未入侵地区将会受到紫茎泽兰入侵和快速扩散的严重威胁，对此应该立即采取紧急措施。 　　自从紫茎泽兰于1978年首次入侵四川省以来，已经在四川、重庆和湖北大面积扩散。紫茎泽兰在此新近入侵区域主要沿河流、公路、铁路扩散。其中沿安宁河、108国道和成昆铁路向北扩散的平均速度为19公里/年，而沿金沙江－长江向东北扩散的平均速度为33公里/年。特别是2000年以后，紫茎泽兰沿金沙江－长江的扩散速度达到了88公里/年。紫茎泽兰得以如此迅速扩散是其本身生物学特性和当地地理生态特点多种因素之间一系列耦合关系共同作用的结果。人类活动和1998年金沙江－长江特大洪水也促进了紫茎泽兰在该地区的扩散。另一方面，紫茎泽兰在新近入侵地区的垂直分布范围说明随海拔高度上升所引起的垂直地带性气候变冷是紫茎泽兰入侵和扩散的自然限制条件。 　　此外，通过对其余13种外来入侵植物入侵历史过程重建发现，除了牛膝菊、反枝苋和皱果苋最早入侵地位于内陆地区以外，其余10种外来入侵植物的最早入侵地都位于我国的东部、南部沿海和西南边境地区。这13种外来植物通常不是通过单一途径传入，而是通过两种或多种途径传入不同的地点。相应地，入侵后也呈现不同的扩散模式。这13种外来植物在我国大体上包括5种入侵和扩散式样即1）从南部沿海和西南边境分别向内陆扩散，如霍香蓟、飞机草，北美商陆;2）从东部沿海向内陆扩散，例如钻形紫菀，小蓬草、北美独行菜和喜旱莲子草;3）从东部沿海、南部沿海和西南边境分别向内陆扩散，如刺苋;4）从南部沿海向内陆扩散，如土荆芥;5）从最早入侵的内陆地区向周边地区扩散，如反枝苋、牛膝菊和皱果苋。分布区动态分析显示当前这13种外来入侵植物在我国都还处在扩散阶段，而且有些外来植物还处在快速扩散阶段，如飞机草。 　　在上述研究基础上，我们对这13种外来入侵植物开展了生态位模型适生区预测和比较分析。并且结合其扩散动态和当前分布现状，我们对其潜在的分布区及扩散趋势进行了系统分析和预测。飞机草、土荆芥、霍香蓟、牛膝菊和北美商陆，这5种外来植物的现有分布区明显小于其在我国的适生区，因此它们在我国的潜在分布区很广，应给予足够的重视。喜旱莲子草、反枝苋、皱果苋、北美独行菜、一年蓬、钻行紫菀和北美商陆在我国的入侵范围与其适生区域之间基本重合，但在其入侵范围内仍存在大面积的未入侵区域。这些未入侵地区通常被已入侵区域所包围，因此也应当给予足够的重视。刺苋和小蓬草在我国的潜在的分布区相对较小，这些植物已经基本上完全入侵了其适生区。因此，这些植物在我国向临近区域继续扩散的可能性不大。 　　

Relationship between tissue concentrations of polycyclic aromatic hydrocarbons and DNA adducts in green-lipped mussels (Perna viridis)

Green-lipped mussels (Perna viridis) were collected from a site in Hong Kong which is relatively free from polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) contamination, and maintained in situ at this and three other sites with different degrees of PAH contamination. The transplanted mussels were retrieved after a 30-day field exposure. DNA adducts in the gill tissues were quantified, and tissue concentrations of benzo[a]pyrene as well as total PAHs (with potential carcinogenicity) determined for individual mussels. Results indicate that (1) tissue concentration of PAHs and adduct levels in mussels collected from a single site can be highly variable; and (2) adduct levels were related to tissue concentrations of benzo[a]pyrene as well as total PAHs of individual animals.

CO2倍增对禾本科植物幼苗形态结构的影响

本论文为国家自然科学基金重大项目“中国陆地生态系统对全球变化的反应模式研究”的部分研究内容。 本文对C02正常浓度(350ppm)和C02倍增(700ppm)条件下，小麦（Triticum, aestivum）、半野生小麦(Triticum aestivum spp．tibeticumShao)、大麦（Hordeum vulgare）、野大麦（Hordeum brevisubulalum）、水稻（Oryza sativa,）、野生稻（Or7za sativa ssp．）、谷子（Setaria italica）、狗尾草（Setaria viridis）、高粱（Sorghum vulgare）、玉米（Zea mays）、旱雀麦（Bromus tectorum）、旱麦草（Eremopyrum triticeum）等12种禾本科植物幼苗的叶片厚度、叶肉细胞密度、维管束鞘细胞中的叶绿体数、叶肉细胞中的叶绿体数、表皮细胞密度、气孔密度、气孔指数、气孔长度、气孔阻抗及平均株高、鲜重、茎秆直径、根的直径、种子的萌发率及叶绿体超微结构等进行了比较研究。 结果表明，C02倍增使不同种类、不同测试项目反应不一。总体上看，CO2浓度倍增，使10种禾本科植物（野大麦、玉米外）的吐片厚度普遍增加。除个别种类外，C4种类的平均株高、鲜重、根直径倍增组比对照组减小;气孔平均密度增加，而C3种类则呈相反趋势o C4种类比C3种类的叶片气孔开度对C02倍增反应更为敏感。在高浓度C02条件下，C4种类的叶绿体超微结构变化较明显，淀粉粒显著增加。野生种类的表皮细胞密度，叶肉细胞密度，维管束鞘细胞中的叶绿体数及茎秆直径，C02倍增组比对照组减少，栽培种类则显著增加。气孔密度与气孔指数基本呈正相关;而气孔长度与气孔密度则大体上呈负相关。 文中对高浓度C02条件下，供试植物形态结构的变化和规律，及全球大气变化对未来农业可能产生的影响进行了讨论。

苋属入侵种的可能分布区预测及相关环境因子分析

苋属（Amaranthus）约40种，世界均有分布。我国有20种，分布很广，其中外来种为17种(11种为入侵种)，危害旱田作物、果树、茶树和蔬菜。反枝苋（Amaranthus retroflexus L.）是苋属入侵种中发生频率最多、分布最广、危害最严重的杂草。本文首先基于反枝苋在世界范围内4207个实际分布点及其对应的气候、地形和土壤三类要素28个环境因子的定量关系，利用主成分分析确定了影响其分布的主要环境因子，据此估测其中心可能分布区和最大可能分布区，并与实际分布点进行比较;然后利用GARP生态位模型和地理信息系统(GIS)对影响苋属8个入侵种地理分布的环境因子进行分析并对其全球可能分布区进行预测，并根据苋属入侵种与环境因子的关系对8个苋属入侵种进行聚类分析;最后基于Receiver Operating Characteristics(ROC)分析对GARP模型及GIS模型对反枝苋全球可能分布区的预测结果进行精度检验和比较，结果表明： (1) GIS模型预测显示14个环境因子在决定反枝苋全球分布格局中起着重要作用。反枝苋中心可能分布区位于新西兰南部、澳大利亚东南部、南美洲北部少数地区、北美洲西北部及东南部部分地区、欧洲大部分地区和中国东南部。最大可能分布区位于南美洲中南部、北美洲大部分、非洲北部小部分、澳大利亚南部及北部少数区域、欧洲大部分地区和亚洲大部分地区及中国除西藏、青海、新疆、四川西部以外的地区。中心可能分布区的预测结果与实际分布点吻合较好，而最大可能分布区则过于广阔。 (2) GARP模型预测显示14个环境因子中雨日频率，极端低温，海拔这三个环境因子的影响较为重要，是苋属8个入侵种分布的主要限制因子。聚类分析表明8种苋属入侵种按欧式距离的长度可分为三类：第一类：反枝苋、凹头苋;第二类：刺苋、皱果苋、尾穗苋;第三类：绿穗苋、白苋、北美苋。 ROC分析结果显示GARP模型对反枝苋的可能分布区模拟效果（AUCGARP=0.857）好于GIS模型，其中GIS模型对反枝苋中心可能分布区的模拟效果(AUCGIS-CENTER=0.832)好于最大可能分布区(AUCGIS-MAX=0.778)。 苋属8个入侵种均有分布的地区为澳大利亚沿海地区，新西兰，中国东南沿海，欧洲西部，南美洲部分国家，美国，非洲中部。 (3)两种模型所预测的反枝苋的可能分布区有很大程度的重合性，GARP模型预测的可能分布区大于GIS模型预测出的中心可能分布区，但小于GIS模型预测出的最大可能分布区，且和实际分布点拟合程度较好。

植物根系、根区微生物对大气CO2浓度倍增的反应及其生态学意

预测下世纪中叶，大气CO_2浓度将高到目前的两倍（即达到700μ1•1~(-1)）。CO_2倍增对植物地上部的影响已经有了较多的研究，胆是由于方法学上的困难，至今关于倍增CO_2对植物根及根区微生物的研究仍是非常匮乏。本文应用国际上最新的根研究方法，以根系为中心，研究开顶式CO_2C熏蒸培养室中，CO_2倍增条件下根系与地上部，根系与根区微生物[共生的泡囊－丛枝菌根（VAM）真菌，非共生的土壤微生物]的关系。 1. CO_2倍增对根系的影响目前CO_2倍增对根系影响的研究多集中在根生物量的测定，或根／冠比值的测定，而善于其它参数如根长度则很少涉及，而根表面的反应目前还未见文献报道。本实验以幼苗期小麦“青323”（Triticum aestivum）、水稻“中作 29”(Oryza sativa)、大豆“科农4号”（Glycine max）、玉米“农大3138”（Zea mays）、甜高粱“M－81E”（Sorghum saccharatum）为材料，研究CO_2倍增对植物生物量的影响，发现CO_2倍增使C_3植物水稻、大豆的地上部、根系干重均显著增加，使小麦的根系干重显著增加，地上部无显著差异;C_4植物玉米和甜高粱的地上部和根系均没有显著反应。植物干重反应资料表明在光合产物的分配方面，C_3和C_4植物之间存在巨大的差异。 为了解根系获取土壤资源的能力的变化，我们对根系总长度和总表面积进行了分析。用样格交叉法研究根系长度的变化，结果显示，幼苗期的小麦、大豆的根系长度均被显著促进，尤其值得注意的是，尽管玉米根系干重没有显著改变，但是根长度已发生显著变化。同时应用研究根系表面积的最新方法－Na NO_2吸附法，研究发现幼苗期小麦、水稻和大豆的根系表面积在CO_2倍增条件下均显著增加，C_4植物玉米的根表面积亦有显著增加，但甜高粱的根表面积却没有显著反应，这说明即使在C_4植物类型中，根系表面积的反应在不同物种间仍存在很大差异。由于根长度和根表面积增幅大于根干重的增幅，所以推断在CO_2倍增条件下，植物根系细根比例增加，这有利于植物获取更多的养分。由于不同植物之间根系的反应不同，这将改变群落中原有的根系竞争关系，从而影响群落中物种的组成。 2. CO_2倍增对VAM真菌侵染强度和活力的影响本文应用NBT染色法，并结合浸染强度等级和活力等级标准，首次对CO_2倍增条件下，植物VAM真菌的侵染强度和活力的变化进行了检测。对比常规的酸性品红乳酸甘油法和NBT法，发现两者在显示侵染强度时元显著差异，但后者能同时用于侵染活力等级的研究。对幼苗期大豆以及不同生长期的小麦和玉米根系VAM真菌的侵染强度和活力进行观测，结果显示，倍增CO_2对大豆的侵染强度和活力均没有显著效应;使幼苗期玉米的侵染强度显著增加，但侵染活力无显著差异，但随生长期的推移，侵染强度所受的CO_2倍增效应逐渐减小，与14天苗龄（DAP）和35DAP相比，侵染活力在22DAP时所受效应最大;使10DAP小麦的VAM侵染强度和活力均显著增加，而且这种效应在30DAP小麦中的表现与10DAP小麦的相同。说明C_3、C_4植物中，菌根真菌对CO_2倍增反应不同，这也许是C_3、C_4植物对CO_2倍增反应不同的原因之一。倍增CO_2改善了VAM真菌的发育，所以较之于非菌根侵染植物，菌根侵染植物将因为CO_2倍增而获益更多，另一方面不同种植物中，VAM真菌的发育反应不同，这将使植物群落中，根系获取无机营养的竞争能力发生变化，最终影响植物群落的物种丰度和生物多样性以及群落的演替。 3. CO_2倍增对非共生土壤微生物的影响CO_2倍增使生长70天的小麦、垂柳（Salix babylonica）、藜(Chenopodium album)、繁穗苋（Amaranthus cruentus）品种“红苋K112”的地上部和根系的生物量增加。以这些植物所在土壤为材料，用氯仿熏蒸直接提取法研究土壤微生物生物量C（C_(mic)）和生物量N（N_(mic)）的变化，发现CO_2倍增尽管使各类型植物的C_4植物）土壤中C_(mic)的变化趋势不完全相同（小麦和藜所在土壤的C_(mic)下降，垂柳中C_(mic)升高，而在繁穗苋中无显著差异），但N_(mic)在各物种所在土壤中均有不同程度的上升，在繁穗苋中增幅最大。C_(mic):N_(mic)比值在4个物种所在土壤中均明显下降，这意味着CO_2倍增后在植物生长后期，土壤微生物活性提高，分解植物凋落物和土壤中其它有机质的能力加强，从而改善贫瘠土壤中有机质质量。 4.CO_2倍增对植物呼吸和光合作用及C素积累的影响 1）CO_2倍增对植物暗呼吸的影响：以杜仲（Eucommia ulmoides）、紫花苜蓿(Medicago sativa)和玉米等10种植物的离体成熟叶片或整株为材料，研究不同测定温度（15～35 ℃）下，CO_2倍增对植物暗呼吸的影响。结果表明：在较低温度（15 ℃、20 ℃）下，CO_2倍增对植物暗呼吸没有显著效应;在较高温度（30 ℃、35 ℃）时，多数被测植物的暗呼吸显著增强。由于植物在不同温度时它们的暗咱吸受CO_2倍增的促进幅度不同，这将导致不同地区（环境温度不同）的植物暗呼吸反应有差异，而且由于不同物种的暗呼吸增幅不同，综合光合效应，它们的生物量的反应也会不同。 2）CO_2倍增对整株植物的CO_2气体交换及植物C素积累的影响：利用自行设计的一套CO_2气体测定装置，首次尝试同步测定CO_2倍增条件下幼苗期小麦地下部和地上部的气体交换在昼夜24小时内的变化及C素的积累。发现CO_2倍增不仅使小麦地上部C素的积累增加，也使地下部释放的C素增加，但整株植物的C素收入仍高于对照两倍多，这从植物与环境的CO_2气体交换角度为CO_2倍增促进植物生物量的增加提供了依据。并首次提出：植物的整体性及植物所在的环境条件（主要是温度和光照强度）决定着植物暗呼吸对CO_2倍增的响应方式：被抑制或无效应。

Identification of triosephosphate isomerase (TIM) genes from Microcystis (Cyanobacteria : Chroococcales) and theoretical analyses of the potential of cyanobacterial TIM as a target for designing specific inhibitors

The genes encoding triosephosphate isomerase (TIM) in three species of Microcystis (M. aeruginosa, M. viridis and M. wesenbergii) were investigated. Reverse transcriptase-polymerase chain reaction indicated that they were transcribed in the cells. Analyses showed that their DNA and deduced amino acid sequences were highly conserved between all the three species, only a single nonsynonymous substitution was seen at position 31, from an Asp in M. aeruginosa and M. viridis to Glu in M. wesenbergii. Sequence alignment of these with 12 other known cyanobacterial TIM sequences showed that all the cyanobacterial TIMs had a very high level of amino acid identity (over 50% between each two). Comparison of the cyanobacterial TIMs with other reported TIMs (from diverse lineages of the three Domains) showed that they possessed common active-site residues and sequence motifs. All cyanobacterial TIMs have two common cysteine residues (Cys127 and Cys176), and the Cys176 is almost cyanobacteria-specific with only one exception in Streptomyces coelicolor. Both secondary structure alignment and comparative modelling of Synechocystis sp. TIM showed that Cys176 was located at the hinge region of the flexible loop-6 and might therefore be critical to the movement of TIM's loop-6, which is important to the function of the enzyme. Thus, the cyanobacterial TIM-specific Cys176 may be a potential site for the discovery of suitable drugs against cyanobacteria, and such drugs may have utility in controlling water blooms due to cyanobacteria.

Phylogeny of east Asian bufonids inferred from mitochondrial DNA sequences (Anura : Amphibia)

We investigated the relationships of Asian bufonids using partial sequences of mitochondrial DNA genes. Twenty-six samples representing 14 species of Bufo from China and Vietnam and 2 species of Torrentophryne from China were examined. Three samples of Bufo viridis from Armenia and Georgia were also sequenced to make a comparison to its sibling tetraploid species B. danatensis. Bufo americanus, from Canada, was used as the outgroup. Sequences from the 12S ribosomal RNA, 16S ribosomal RNA, cytochrome b, and the control region were analyzed using parsimony. East Asian bufonids were grouped into two major clades. One clade included B. andrewsi, B. bankorensis, B. gargarizans, B. tibetanus, B. tuberculatus, its sister clade B. cryptotympanicus, and the 2 species of Torrentophryne. The second clade consisted of B. galeatus, B. himalayanus, B. melanostictus, and a new species from Vietnam. The placement of three taxa (B. raddei B. viridis, and its sister species, B. danatensis) was problematic. The genus Torrentophryne should be synonymized with Bufo to remove paraphyly. Because B. raddei does not belong to the clade that includes B. viridis and B. danatensis, it was removed from the viridis species group. The species status of B bankorensis from Taiwan is evaluated. (C) 2000 Academic Press.

中国淡水微囊藻属常见种类的分类学讨论——以滇池为例

根据中国云南滇池藻类样品的观察结果,对中国分布的淡水微囊藻属Microcystis10个常见种的形态特征进行了描述,同时对它们的分类学进行了讨论,并整理出分类检索表。这10种微囊藻是铜绿微囊藻M.aeruginosa、放射微囊藻M.botrys、坚实微囊藻M.firma、水华微囊藻M.flos-aquae、鱼害微囊藻M.ichthyoblabe、挪氏微囊藻M.novacekii、假丝微囊藻M.pseudofilamentosa、史密斯微囊藻M.smithii、绿色微囊藻M.viridis、惠氏微囊藻M.w

微囊藻碳酸酐酶活性在不同环境因素下的调节与适应

测定了3种微囊藻水华中的优势种类,即铜锈微囊藻(Microcystis aeruginosaK櫣tz .) ,绿色微囊藻(Microcystis viridis(A. Br .)Lemm) ,惠氏微囊藻(Microcystis wesenbergii(Kom.)Kom.) ,以及微囊藻573(Microcystissp.573)的碳酸酐酶活性;研究了无机碳、pH、温度、光强、N/P比等环境因素和外源葡萄糖对铜锈微囊藻碳酸酐酶活性的影响,发现微囊藻碳酸酐酶活性受环境中碳酸氢根浓度的调节,故推断碳酸氢根是铜锈

七株微囊藻系统进化关系的RAPD-PCR分析(英文)

应用RAPD－PCR的方法，选用24个随机引物，分析来自不同地区的7株微囊藻的基因组多态性．结果显示，Microcystis．viridis及M.wesenbergii明显与M．aeruginosa区分开．M．aeruginosa分为两个可视为不同种的异源分类单位．作为对照的Anabaenasp．7120与其他微囊藻株表现出完全不同的基因型及更远的遗传距离．此项研究表明，以基因型而不是表现型为基础，分析蓝藻种内及种间区别是可能的．因此，为解决蓝藻分类问题，特别是在种和属的水平上，提供了重要的线索．结合正在

七株微囊藻系统进化关系的RAPD-PCR分析

应用RAPD-PCR的方法,选用24个随机引物,分析来自不同地区的7株微囊藻的基因组多态性。结果显示,Microcystis.viridis及M.wesenbergii明显与M.aeruginosa区分开。M.aeruginosa分为两个可视为不同种的异源分类单位。作为对照的Anabaena sp.7120与其他微囊藻株表现出完全不同的基因型及更远的遗传距离。 此项研究表明,以基因型而不是表现型为基础,分析蓝藻种内及种间区别是可能的。因此,为解决蓝藻分类问题,特别是在种和属的水平上,提供了重要的线索。结合