蚂蚁参与的传粉系统——基于鸟巢兰属和对叶兰属三种兰科植物的传粉生物学研究

蚂蚁和被子植物之间存在广泛、普遍和多样的关系，但蚂蚁为被子植物传粉的报道却很少。本文通过对分布于四川省黄龙寺自然保护区黄龙沟内鸟巢兰属和对叶兰属的三种花结构十分相似的植物(高山鸟巢兰Neottia listeroides、小叶对叶兰Listera smithii以及花叶对叶兰L. puberula var. maculata)的传粉生态学研究，首次在国内报道高山鸟巢兰和花叶对叶兰中蚂蚁参与的传粉现象，并探讨了蚂蚁参与的传粉系统中蚂蚁传粉的特点、传粉效率、蚂蚁活动特点与防止自花授粉的关系、以及蚂蚁传粉的作用等问题。同时通过蚂蚁参与传粉的高山鸟巢兰和花叶对叶兰以及没有蚂蚁参与传粉的小叶对叶兰的生境对比，初步分析了蚂蚁参与传粉的生境条件。 黄龙沟内小叶对叶兰、高山鸟巢兰和花叶对叶兰居群水平的花期分别可持续27 d、40 d和50 d，大量开花期(～60%)分别在6月下旬到7月上旬、7月中下旬和8月。这3种植物都具暴露的花蜜，花蜜位于唇瓣中央不明显蜜槽内，花蜜量很小。访问小叶对叶兰的昆虫非常少，2005年和2007年均没有观察到传粉者。在2005年，姬蜂和瘿蜂为花叶对叶兰主要传粉者。在2007年，蚂蚁(包括细胸蚁和立毛蚁)分别是高山鸟巢兰和花叶对叶兰最主要的传粉者，其单花访问次数、携粉次数以及授粉次数分别在这2种植物的所有访问昆虫中是最高的。蚂蚁沿唇瓣蜜槽取食花蜜，到达唇瓣基部后，在高山鸟巢兰上，一般情况下蚂蚁头部不能接触到蕊喙先端，只有当蚂蚁头部向上抬起，才能触碰到蕊喙，花粉团通过蕊喙先端释放的粘滴粘在蚂蚁头部最顶端;而在花叶对叶兰上，只要蚂蚁在唇瓣基部活动就可以触碰到蕊喙，花粉团粘在蚂蚁头部的前额处。当小叶对叶兰、高山鸟巢兰和花叶对叶兰的蕊喙先端被触碰后，立即向下运动盖住柱头，分别约9 h、21 h和23 h重新抬起至药帽位置。蕊喙的这种运动可以避免因蚂蚁的重复访问而引起自花授粉的发生。繁育系统实验表明，这3种植物是自交亲和的，但必须依靠昆虫进行传粉。自然条件下，小叶对叶兰的自然结实率在2005和2007年分别为18.03%和14.42%，花叶对叶兰在2005和2007年分别为17.05%和43.20%，高山鸟巢兰在2007年为19.77%。 细胸蚁和立毛蚁在高山鸟巢兰和花叶对叶兰上的访问频率差异不大，前者略低于后者，但高山鸟巢兰的结实率却远低于花叶对叶兰。这主要是由于高山鸟巢兰与细胸蚁和立毛蚁之间形态上的不完全适应，而花叶对叶兰与2种蚂蚁之间形态上却较为适应的缘故。虽然2007年2种蚂蚁是高山鸟巢兰和花叶对叶兰最有效的传粉者，但这种传粉关系可能只是在特定时间和独特生态环境中出现的。生境干旱可能是导致蚂蚁访花和传粉的重要因素。我们的研究结果也初步表明当环境变化导致原有的主要传粉者缺失时，蚂蚁可以起到补充传粉的作用。

萱草属的进化与分类

根据现有记载，萱草属约有20种，主要分布在东亚，由于种间在外部形态和核型上的高度相似性，加之长期人工栽培，使本属植物的分类成为一个难题，我们做了大量的野外调查和温室栽培试验，获得了一些有意义的观察结果，对核型变异做了详细定量分析：系统观察了花粉扫描电镜特征，为了揭示属内可能的表征和分支关系，运用聚类分析，主成分分析及简约分析对属下类群做了定量研究．本文得到如下主要结论． 1．虽然迄今为止许多核型观察结果未能得到有分类学意义的结论，运用数量分析方法比较各分类群核型定量变异结果表明，其分类学意义是明显的，例如，北黄花菜、黄花菜和小黄花菜三者外部形态很一致，核型亦高度相似：大苞萱草和多花萱草的核型公式虽与前三者相同，但已出现明显的数量变异．同样，北萱草，折叶萱草和西南萱草虽有相同核型公式，亦出现明显数量变异．萱草则与所有其他类群的核型均有明显差别．核型对称性分析表明，臂比不对称性出现一个由低到高的演变序列：但长度不对称性与此无明显相关性．萱草和折叶萱草的臂比不对称性最低，西南萱草和北萱草升高，黄花菜，大苞萱草和多花萱草等最高． 2．观察到三种类型花粉;舟形具网纹，舟形具疣纹和亚球形具疣纹．萱草，北萱草，大苞萱草，北黄花菜，黄花菜，小黄花菜及多花萱草具第一种类型花粉;折叶萱草和西南萱草具第2种类型花粉;矮萱草具第三种花粉．以广义百合科其他类群作为复合外类群进行比较，推测花粉形态的演化序列为：舟形具网纹一舟形具疣纹一亚球形具疣纹． 3．在外部形态上，萱草因具二叉分枝花序，叶型苞片，根膨大适中，花蕾顶部绿色及花筒占花被比例较小等原始性状状态，结合不对称性较低的核型特征和舟形具网纹花粉特征，是现存种类中最原始类群;折叶萱草及北萱草等具较短的花筒，二叉分枝花序，单色花被及花蕾部绿色等特征显得进化程度不高．黄花菜因具夜间开花习性，长花筒，叶鞘红色等状态被认为是进化类群，大苞萱草高度压缩的花序形成头状花序，具总苞状宽大苞片及绳索状根被认为是特化类群，矮萱草个体矮小，单花，具亚球形疣纹花粉亦被认为是高度特化类群．外部形态，花粉特征，核型及地理分布之间存在着相关性;随地理水平分布由南向北，外部形态特征由原始到进化，核型不对称性由低到高：随地理垂直分布由低向高，形态特征由复杂到简化，核型不对称性由低到高，花粉形态由舟形具网纹到舟形具疣纹再到亚球形具疣纹，这两种趋势结合起来构画出了本属植物演化和地理分布的基本轮廊． 4．萱草是一个孤立的属，没有明确的外类群可供比较．在现存类群中．Dahlgren等(1985)认为本属与分布在非洲，地中海地区，西亚及中亚的Asphodeloideae（亚科）有较多的共有特征．本文比较了两个类群之后发现，萱草不但在许多一般特征上与Asphodeloideae -致，而且在小孢子同时型发生及含蒽醌等被认为是Asphodeloideae典型属性的特征上亦与后者相同．这些共有特征显示出二 者在系统发育上一定的联系．进一步比较发现两者在有差异的特征中，萱草属显得较为进化．二者的分布区是完全不同的;Asphodeloideae分布在中亚及其以西地区和非洲，而本属分布在东亚，延及西伯利亚，据本文分析，欧洲生长的一个种(H.lilioasphodelus，北黄花菜)是归化类群．北美和台湾没有自然分布，但栽培植物均生长良好，而且已有归化植物．由此似乎可以推测，本届的祖先与Asphodeloideae的祖先有亲缘关系，这种关系似可远溯到第三纪古地中海时期，或许当时与Asphodeloideae祖先有关系的一个分支分布于古地中海东南缘的康滇古陆，即与现今横断山地区相应的地区，由于喜玛拉雅造山运动引起的地质，地理和气候剧变，某些类群灭绝了，一个类群发展成现今的萱草属． 5．由于本属各分类群间形态及核型相似性程度较高，种间极易（人工）杂交，似无必要在属与种间增设组或系，根据本文研究结果及参考有关分类文献（国外种类），我们将萱草属处理为10种2亚种13变种：H.darrowiana Hu;小萱草(H.dumortieri Morr.)及北萱草(var. esculenta (Koidz.) Kitamura;西南萱草(H.forrestii Diels);萱草(H.fulva (L.) L.)及var. aurantiaca (Baker) Hotta, var. disticha (Donn.) Baker，重瓣萱草(var. kwanso Regel)，var. littorea (Makino)Hotta，长菅萱草(var. longituba (Miq.) Maxim，var. maculata Baroni，var. pauciflora Hotta et Matsuoka, var. rosea Stout, var. sempervirens (Araki) Hotta; H. hakuunensis Nakai;北黄花菜 (H. lilioasphodelus L. Var. lilioasphodelus)及黄花菜(ssp. citrina (Baroni) Xiong)，小黄花菜(ssp. minor(Mill.) Xiong)，var. corcana (Nakai) Xiong;大苞萱草 (H. middendorfii Trautv. et Mey var. middendorfii)及var. exaltata (Stout) Kitamura，长苞萱草(var. longibracteata Xiong);多花萱草(H. multiflora Stout);矮萱草(H. nana Smith ct Forrest);折叶萱草(H.plicata Stapf)。

青海省异极藻属和桥弯藻属 (硅藻门 )的新变种(英文)

本文对来自青海省异极藻属和桥弯藻属 (硅藻门 )的三个新变种进行描述 ,它们是 :橄榄异极藻短纹变种(Gomphonemaolivaceum (Lyngbye)Kuetzingvar.brevistriatumLiY .L .etShi,var.nov .) ;十字异极藻矩形变种 (Gom phonemastaurophorum (Pant.)Cleve EulervaroblongumLiY .L .etShi,var.nov)和亚贝桥弯藻具点变种 (CymbellayabeSkvortzowvar.p

余甘子、细叶草乌及土荆皮化学成分研究

本论文由三部分共6 章组成。第一部分报道了余甘子、细叶草乌和土荆皮等三种药用植物的化学成分研究成果；第二部分报道了细叶草乌和土荆皮中分离得到的化合物的活性测试，以及这两种植物的质谱分析；第三部分概述了土荆皮的研究现状。第一部分包括1－3 章。在第1 章、第2 章和第3 章中分别报道了余甘子(Phyllanthus emblica L.) 、细叶草乌(Aconitum richardsonianum var.pseudosessiliflorum) 和土荆皮( pseudolarix kaempferi) 的化学成分。采用正、反相硅胶柱层析等各种分离方法，从余甘子中共分离出10 个化合物，其中1 个为新化合物，另外还有2 个为首次从该植物中分离得到。细叶草乌的化学成分研究尚未见报道，我们从该植物中共分离出15 个化合物，其中6 个为二萜生物碱，9个为非生物碱成分。从土荆皮中分离得到16 个化合物，其中8 个二萜、1 个三萜和7 个其它类型化合物，其中有4 个化合物为首次在该植物中分离得到；从土荆皮挥发油中分离鉴定出了22 个化合物，占挥发油总量的90%。第二部分包括4－5 章。第4 章报道了从细叶草乌和土荆皮中分离得到的13个化合物的药理活性研究，结果显示，展花乌头宁和土荆乙酸葡萄糖苷等表现出较高的组织蛋白酶K 抑制活性；土荆乙酸葡萄糖苷表现出较高的组织蛋白酶B抑制活性；8-去乙酰滇乌碱表现出较高的蛋白质酪氨酸磷酸酶抑制活性。第5 章报道了细叶草乌和土荆皮总浸膏的质谱( ESI-MS ) 分析，研究结果表明，ESI-MS 法可以简单快速地检测这两种植物的主要成分；通过ESI-MS2 分析初步探讨了一些化合物的裂解规律，尝试质谱在其结构测定中的具体应用。第三部分为第6 章。从化学成分、药理、构效关系、主要成分的定量分析、及其合成研究等方面概述了土荆皮的研究进展。 This dissertation consists of three parts. The first part elaborate thephytochemical investigation of three medicinal plants, Phyllanthus emblica L.,Aconitum richardsonianum var. pseudosessiliflorum and pseudolarix kaempferi. Thesecond part reported the bioassay of 13 constituents from Aconitum richardsonianumvar. pseudosessiliflorum and pseudolarix kaempferi, and ESI-MS analysis of these twoplant . The third part is a review on the research progress of pseudolarix kaempferi.The first part is composed of three chapters. Chapters 1-3 focus on the isolationand identification of chemical constituents from Phyllanthus emblica L., Aconitumrichardsonianum var. pseudosessiliflorum and pseudolarix kaempferi. 10 compoundsincluding a new tannin were isolated from the fruits of Phyllanthus emblica by repeatcolumn chromatography over normal and reversed phase silica gel, 2 of them werefirstly reported in this plant. The chemical constituents of Aconitum richardsonianumvar. pseudosessiliflorum never reported before, 15 compounds including 6 diterpenealkaloids were isolated and identified from the roots of this plant. 16 compoundsincluding 8 diterpenes , 1 triterpene and 7 other compounds were isolated from the bark of pseudolarix kaempferi, among them, 4 compounds were firstly reported fromthe EtOH extracts of this plant, and 22 compounds were identified from its essentialoil, representing 90% of the total essential oil.The second part includes chapters 4 and 5. Chapter 4 reported thepharmacological activities of 13 compounds isolated from Aconitum richardsonianumvar. pseudosessiliflorum and pseudolarix kaempferi. Results demonstrated that chasmanine and pseudolaric acid B-β-D-glucoside exhibit relatively high anti-Cathepsin K activities; pseudolaric acid B-β-D-glucoside exhibits relatively highanti-Cathepsin B activity; 8-deacetyl-yunaconitine exhibits relatively high anti-PTP1Bactivity. Chapter 5 reported the ESI-MS analysis of extractions from Aconitumrichardsonianum var. pseudosessiliflorum and pseudolarix kaempferi, it was showedthat ESI-MS can be used as an useful tool in analyzing the major constituents of thesetwo plant much quick and easy, in addition, the fragmentation rules of somecompounds were discussed, in order to find some applications of ESI-MS2 method in their structure determination.The third part is a review on the research progress of pseudolarix kaempferi,including the chemical constituents, pharmacology, structure-activity relationship(SAP), quantitative analysis and synthesis of the major constituents.

Geographic variation in the leaf essential oils of Juniperus sabina L. and J-sablina var. arenaria (E.H. Wilson) Farjon

The composition of the leaf oils from seven populations of J. sabina L., one population of Juniperus sabina var. arenaria (E. H. Wilson) Farjon were examined for their geographic variation. In addition, the leaf oils of J. chinensis L. and J. davurica Pall. were compared to J. sabina. Juniperus sabina var. arenarla, the sand loving juniper, oil was found to be very similar to that of J. davurica, Mongolia, and J. sabina, on sand dunes in Mongolia. This suggests that J. sabina var. arenaria might be conspecific with J. davurica. Farjon's move (2001) of J. sabina var. arenaria out of J. chinensis is supported. Considerable differentiation was found in populations of J. sabina from the Iberian peninsula. Cedrol, citronellol, safrole, trans-sabinyl acetate, terpinen-4-ol and beta-thujone were found to be polymorphic in several populations.

甘蓝(Brassica oleracea L. var. capitata L.)富集铊的环境地球化学研究

通过对甘蓝进行品种差异、亚细胞分析、根际分泌物提取污染土壤中的铊、营养元素添加以及野外甘蓝样品采集分析，结合地球化学理论。分析了甘蓝对铊吸收富集的机理，并得出以下几点结论： (1) 甘蓝叶、根及茎对铊的吸收存在着明显差异，表明在面临土壤铊胁迫时，叶是铊的主要储存部位，而根和茎主要起到了转运作用。甘蓝中铊含量的升高导致了对钙和镁吸收能力的提高。不同品种甘蓝之间的吸收能力差别不大，通过选择种植对铊吸收能力小的甘蓝来控制铊的食物链危害是不可行的。此外，还应该避免在高铊土壤地区种植甘蓝。 (2) 高达92%的铊存在于甘蓝叶细胞液组分中，表明细胞液组分是铊在甘蓝叶细胞中的一个重要储存部位。但是在不同品种甘蓝叶中，铊的亚细胞分布形态没有显著差异，在甘蓝面对铊胁迫时，其叶细胞器组分中铊含量始终维持很低的含量。甘蓝对铊的解毒机制很可能就是通过在细胞内的区隔化作用(compartmentalization)，把进入体内的铊结合到细胞液组分以及细胞壁上，从而减少了铊对重要细胞器官的损伤。铊在甘蓝叶各亚细胞组分中的分配与常量元素存在一定的关系。在甘蓝叶细胞内，Tl+往细胞液组分中的传输很有可能是通过Na+/K+/2Cl���联合传输机制、Ca2+活化的钾离子通道以及一些需Mg2+或Mn2+的K+活化酶完成的。需要Mn2+参与的K+活化酶可能对于铊往细胞器中的转移起到了主导作用。在细胞壁中，很可能Ca2+活化的K+通道或者是某些特定的需要Mn2+的K+活化酶对铊的迁移或固定起了影响作用。 (3) 随着氮、磷、钾营养元素的加入，甘蓝地上部的生物量有一定程度的上升。影响主次因素依次均为氮>磷>钾。随着氮、磷、钾营养元素的加入，甘蓝地上部和地下部的铊含量并没有上升，而是有一定程度的下降。甘蓝地上部中铊含量的影响主次因素依次为磷>氮>钾，甘蓝地下部中铊含量的影响主次因素依次为氮>磷>钾。氮、磷、钾营养元素的加入都提高了甘蓝对铊的吸收量。甘蓝对铊吸收量的影响主次因素依次均为氮>磷>钾。因此我们认为，氮，磷，钾的加入显著提高了甘蓝生物量和铊的吸收量，但是随之而来的生物稀释效应，导致了甘蓝地上部和地下部含量的降低。运用铊累积量来判断营养元素对甘蓝吸收铊的影响更为客观和可靠。 (4) 通过对比蒸馏水和根际分泌物提取液对污染土壤中铊的提取能力，发现甘蓝根际分泌物提取液(root exudates)对污染土壤中的铊具有明显的活化作用。提取液的pH和土壤铊的提取率存在一定的正相关(R2=0.1659)，也就是说提取液的pH与其对污染土壤中铊的提取能力成正比。但是甘蓝体内各部分铊含量与其根际分泌物提取液对土壤铊的提取率没有任何关系，表明大量的植物非必需元素铊进入甘蓝后，并没有对其根际分泌物的产生任何影响。土壤pH越高，生长的甘蓝的根际分泌物提取液对土壤提取率就越高，甘蓝分泌物提取液对铊的提取率升高可以补偿由于土壤pH升高而造成的水溶态存在的铊减少。 (5) 铊在甘蓝叶片和叶柄中的分布状况为老叶叶片>新叶叶片>老叶叶柄>新叶叶柄，表明叶柄也是运输铊的一个重要器官。但是叶柄对铊的转运能力并没有茎那么强烈，而叶片才是甘蓝中最主要的铊储存部位。铊在根、茎、老叶和新叶中亚细胞的分布均为细胞液>>细胞壁>细胞器，这和前期室内温室培养甘蓝叶片中的分布结果是一致的。根据植物采矿经济理论的计算结果，很显然甘蓝可以成为土壤铊污染的植物修复和采矿的备选对象。

Instability of anthocyanin accumulation in Vitis vinifera L. var. Gamay Freaux suspension cultures

The inherent instability of metabolite production in plant cell culture-based bioprocessing is a major problem hindering its commercialization. To understand the extent and causes of this instability, this study was aimed at understanding the variability of anthocyanin accumulation during long-term subcultures, as well as within subculture batches, in Vitis vinifera cell cultures. Therefore, four cell line suspensions of Vitis vinitera L. var. Gamay Freaux, A, B, C and D, originated from the same callus by cell-aggregate cloning, were established with starting anthocyanin contents of 2.73 +/- 0.15, 1.45 +/- 0.04, 0.77 +/- 0.024 and 0.27 +/- 0.04 CV (Color Value)/g-FCW (fresh cell weight), respectively. During weekly subculturing of 33 batches over 8 months, the anthocyanin biosynthetic capacity was gradually lost at various rates, for all four cell lines, regardless of the significant difference in the starting anthocyanin content. Contrary to this general trend, a significant fluctuation in the anthocyanin content was observed, but with an irregular cyclic pattern. The variabilities in the anthocyanin content between the subcultures for the 33 batches, as represented by the variation coefficient (VC), were 58, 57, 54, and 84% for V vinifera cell lines A, B, C and D, respectively. Within one subculture, the VCs from 12 replicate flasks for each of 12 independent subcultures were averaged, and found to be 9.7%, ranging from 4 to 17%. High- and low-producing cell lines, VV05 and VV06, with 1.8-fold differences in their basal anthocyanin contents, exhibited different inducibilities to L-phenylalanine feeding, methyl jasmonate and light irradiation. The low-producing cell line, showed greater potential in enhanced the anthocyanin production.

丁香属（Syringa L.）的分类学修订

丁香属隶属于木犀科，分布于东南欧和东亚至喜马拉雅地区，我国是丁香属的现代分布中心。《中国植物志》（61卷，1992）记录了我国野生丁香种类16种;《Flora of China》（15卷，1996）记录了中国原产丁香种类16种，并认为全世界大约有20种。丁香属属下分类等级划分分歧较大，很多种的划分也存在争议。花叶丁香、四川丁香等种类是根据栽培植物描述的，没有指定模式标本，给分类处理带来了一定困难。另外，丁香属很多分类群的性状变异非常复杂，仅根据有限的标本很难做出合理的分类处理。本研究通过广泛查阅文献和标本，同时进行野外居群取样和性状观察，对各类群的性状在居群内和居群间的变异进行统计学分析，判断其分类价值，并运用多变量分析的方法，为各类群的合理划分提供依据。结合性状分析和地理分布等证据，做出分类处理。 作者查阅了国内外16个标本馆的近2000份标本，其中模式标本约70份。对我国12个省市的40余个居群进行了取样和观察，采集标本500余份，涉及了《中国植物志》61卷收录的除了藏南丁香以外的所有类群。通过对9个复合体的40余个性状在居群内和居群间的变异进行统计分析，发现叶片类型、叶柄长度、花序着生类型、花冠大小、花丝长度、花药颜色在不同类群间差异明显，可以用作划分种的依据;叶片形状、叶片毛被、花序轴毛被、花冠管形状等性状在有些复合体内的居群间呈现连续的变异，只能用作种下等级（亚种）的划分;叶片大小、花序轴形状、花药着生在花冠的位置、蒴果是否被皮孔等性状在不同复合体的居群间呈现间断或连续的变异，视不同情况可以用作种间或种下等级的划分依据，或作种内变异处理;而叶脉、花色、花萼齿裂、花冠裂片形状等性状在居群间差异不大，不适合用作分类依据。 在性状分析和多变量分析的基础上，本文将丁香属划分为2组2系12种13亚种，其中短花冠管组有1种3亚种;长花冠管组的顶生花序系有5种5亚种，侧生花序系有6种5亚种，并指定了各组和系的模式种;编制了属下各组、系、种和亚种划分的检索表，对12种13亚种进行了形态描述、标本引证，给出了地理分布图和生境，并提出了分类处理依据。文中对巧玲花、皱叶丁香、红丁香和云南丁香等复合体内的一些分类群进行了归并，做出4个新组合：S. pubescens ‘Meyer’、S. villosa subsp. wolfii、S. yunnanensis subsp. sweginzowii和S. yunnanensis subsp. tomentella，处理了11个新异名（S. fauriei H. L��v.、S. julianae C. K. Schneid.、S. meyeri var. spontanea M. C. Chang、S. pinetorum W. W. Sm.、S. wardii W. W. Sm.、S. oblata var. donaldii R. B. Clark et J. L. Fiala、S. afghanica C. K. Schneid.、S. protolaciniata P. S. Green et M. C. Chang、S. tibetica P. Y. Bai、S. reflexa C. K. Schneid. 、S. wilsonii C. K. Schneid.）。作者指定了3种4亚种(S. reticulata subsp. reticulata、 S. reticulata subsp. amurensis、S. pubescens subsp. microphylla、S. oblata subsp. dilatata的后选模式，并对其它10个名称指定了后选模式。文中还提出了分类处理原则，对我国丁 香属的分布及各地方植物志的记载进行了评述，并对丁香属的分布格局提出了作者的看法。 作者还对13个分类群的16号材料进行了染色体观察，发现除了毛丁香有染色体2n=48外，其它均为2n=46，其中朝阳丁香的染色体数目为首次报道。对小叶巧玲花不同异名（包括小叶蓝丁香、小叶巧玲花与小叶蓝丁香的杂交种）的材料进行染色体观察时，发现它们之间差异很小，进一步佐证了作者将其合并的合理性。另外野生的花叶丁香（华丁香）与栽培的花叶丁香在染色体数目上也无差异，支持了作者认为二者为同物异名的观点。