低浓度有机磷萃取剂P204促进普通小球藻(Chlore11a vulgaris)生长的研究

本文以普通小球藻为实验对象,研究了有机磷萃取剂P204在低浓度（

Enhanced expression of antifreeze protein genes drives the development of freeze tolerance in an Antarctica isolate of Chlorella vulgaris

In adaptation to new environments, organisms may accumulate mutations within encoding sequences to modify protein characteristics or acquire mutations within regulatory sequences to alter gene expression levels. With the development of antifreeze capability as the example, this study presents the evidence that change in gene expression level is probably the most important mechanism for adaptive evolution in a green alga Chlorella vulgaris. C. vulgaris NJ-7, an isolate from Antarctica, possesses an 18S rRNA sequence identical to that of a temperate isolate, SAG211-11b/UTEX259, but shows much higher freeze tolerance than the later isolate. The chromosomal DNA/cDNA of four antifreeze genes, namely hiC6, hiC12, rpl10a and hsp70, from the two isolates of C. vulgaris were cloned and sequenced, and very few variations of deduced amino acid sequences were found. In contrast, the transcription of hiC6, hiC12 and rpl10a was greatly intensified in NJ-7 compared to that in UTEX259, which is correlated to the significantly enhanced freeze tolerance of the Antarctica isolate. (C) 2009 National Natural Science Foundation of China and Chinese Academy of Sciences. Published by Elsevier Limited and Science in China Press. All rights reserved.

Growth of Chlorella vulgaris in cultures with low concentration dimethoate as source of phosphorus

The growth response of Chlorella vulgaris to low concentration of dimethoate, an organophosphorus pesticide, was studied. Results show that cell density, protein content, chlorophyll pigment and alkaline phosphatase activity were all increased, which indicates that low concentration dimethoate can accelerate growth of Chlorella vulgaris. (C) 1997 Elsevier Science Ltd.

欧报春(Primula vulgaris)不同花色与色素关系及花色遗传初步分析

为了掌握欧报春各花色遗传规律服务于良种生产,通过对欧报春各色花进行色素吸收光谱和薄层层析分析,进行不同花色杂交研究,分析了欧报春各色花所含色素类型及各花色遗传规律。结果显示欧报春群体含多种花色素,单株也可含有多种花色素,形成多变的粉色、红色及蓝色花。黄色深浅主要由类胡萝卜素含量决定。白色对粉色及黄色为隐性遗传,黄色、粉色为显性遗传并有数量遗传特征,黄色与粉色独立遗传。蓝色为多基因控制的隐性遗传,并具有数量遗传特征。

Molecular cloning and stress-dependent expression of a gene encoding Delta(12)-fatty acid desaturase in the Antarctic microalga Chlorella vulgaris NJ-7

The psychrotrophic Antarctic alga, Chlorella vulgaris NJ-7, grows under an extreme environment of low temperature and high salinity. In an effort to better understand the correlation between fatty acid metabolism and acclimation to Antarctic environment, we analyzed its fatty acid compositions. An extremely high amount of Delta(12) unsaturated fatty acids was identified which prompted us to speculate about the involvement of Delta(12) fatty acid desaturase in the process of acclimation. A full-length cDNA sequence, designated CvFAD2, was isolated from C. vulgaris NJ-7 via reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) and RACE methods. Sequence alignment and phylogenetic analysis showed that the gene was homologous to known microsomal Delta(12)-FADs with the conserved histidine motifs. Heterologous expression in yeast was used to confirm the regioselectivity and the function of CvFAD2. Linoleic acid (18:2), normally not present in wild-type yeast cells, was detected in transformants of CvFAD2. The induction of CvFAD2 at an mRNA level under cold stress and high salinity is detected by real-time PCR. The results showed that both temperature and salinity motivated the upregulation of CvFAD2 expression. The accumulation of CvFAD2 increased 2.2-fold at 15A degrees C and 3.9-fold at 4A degrees C compared to the alga at 25A degrees C. Meanwhile a 1.7- and 8.5-fold increase at 3 and 6% NaCl was detected. These data suggest that CvFAD2 is the enzyme responsible for the Delta(12) fatty acids desaturation involved in the adaption to cold and high salinity for Antarctic C. vugaris NJ-7.

Effect of iron on growth and lipid accumulation in Chlorella vulgaris

The economic feasibility of algal mass culture for biodiesel production is enhanced by the increase in biomass productivity and storage lipids. Effect of iron on growth and lipid accumulation in marine microalgae Chlorella vulgaris were investigated. In experiment I, supplementing the growth media with chelated FeCl3 in the late growth phase increased the final cell density but did not induce lipid accumulation in cells. In experiment II, cells in the late-exponential growth phase were collected by centrifugation and re-inoculated into new media supplemented with five levels of Fe3+ concentration. Total lipid content in cultures supplemented with 1.2 x 10(-5) mol L-1 FeCl3 was up to 56.6% biomass by dry weight and was 3-7-fold that in other media supplemented with lower iron concentration. Moreover, a simple and rapid method determining the lipid accumulation in C. vulgaris with spectrofluorimetry was developed. (c) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

五数苣苔(Bournea leiophylla)次生辐射对称花形成的分子机制和进化发育生物学研究

被子植物中，花对称性进化的一个重要方面就是从两侧对称向次生辐射对称的演化。唇形目是被子植物中以两侧对称花为主的类群，次生辐射对称花频繁发生。然而在分子发育水平上，除了模式植物金鱼草(Antirrhinum majus)和少数其他种外，从两侧对称花向次生辐射对称花演化的机制仍然是一个巨大的未被探索的领域。 在金鱼草和柳川鱼(Linaria vulgaris)中，腹部化反常整齐花的形成各自是由于CYC和LCYC的沉默所引起，这些基因沉默分别是由于转座子插入和DNA广泛甲基化所导致。在豆科(legumes)中，辐射对称花的形成是由于legCYC基因在所有五个花瓣均有表达，这相似于金鱼草中CYC基因同源异位表达所形成的背部化辐射对称花。然而，自然界中起源于不同的两侧对称花支系的许多次生辐射对称花好像并不是因为简单的花对称性基因功能丢失或者获得。因此，以模式植物突变体表型特征的分子机制作为研究出发点，通过对自然发生的次生辐射对称花进行详细研究探讨，有可能揭示两侧对称花向次生辐射对称花转变的新的演化途径，包括花对称性发育过程中不同基因的参与以及他们的表达在时间上的变化等。 苦苣苔科(Gesneriaceae)是唇形目(Lamiales sensu lato)其他类群的姊妹群, 以较弱的两侧对称花为特征，并拥有相当数量的次生辐射对称花种类;该科所拥有的辐射对称花属在唇形目所有科中占的比例最大。在苦苣苔科中，五数苣苔(Bournea leiophylla)是次生辐射对称花类群中具有两侧对称痕迹的代表类群，其花的发育过程显示出五数苣苔花经历了由花器官发育早期的两侧对称向成熟时期辐射对称的形态转变。这种发育模式暗示着五数苣苔的花可能起源于一个两侧对称花祖先;五数苣苔中控制花背腹非对称性的CYC类基因应该是有功能的，至少在花发育的早期是这样的。由于苦苣苔科和婆婆纳科(Veronicaceae)(金鱼草属于婆婆纳科)亲缘关系较近，而且CYC类基因的基本功能之一是导致背部雄蕊退化;因此五数苣苔中辐射对称花的形成很可能既不是由于CYC类基因失去，也不是因为CYC-类基因功能获得延伸或加强所致。在五数苣苔花发育过程中，从早期的两侧对称到成熟花的辐射对称的发育转变可能牵涉到TCP和MYB基因家族成员相互调节作用在时间和空间上的改变。因此，五数苣苔是探讨被子植物中次生辐射对称花新的进化途径的一个理想的候选材料。针对解决这一问题，我们对五数苣苔花进行了以下实验研究： 1 花器官发生过程的观察 成熟的五数苣苔花是辐射对称花，但是对花发育过程中花原基电镜扫描结果表明：在花器官起始和发育的早期，五数苣苔花是显著的两侧对称;但是随着进一步发育，这种两侧对称性逐步减弱，最后形成具有微弱两侧对称性痕迹的辐射对称花。 2 花对称性基因的克隆 我们应用RACE技术克隆得到了五数苣苔花对称性同源基因：BlDIV1、BlDIV2和BlRAD的翻译区全序列及其上下游非翻译区，得到了BlCYC1的3‘端翻译区和非翻译区序列。为了确定这些基因内含子的有无和位置，我们也从DNA中得到了相应同源基因的DNA序列，并且补全了BlCYC1的5‘端序列。同时也克隆到了一个没有在mRNA中得到的CYC同源基因BlCYC2。在该实验中我们第一次在金鱼草以外的类群中克隆得到了DIV和RAD的同源基因。 3 序列比较和分子系统发育分析 运用不同的比较软件和分子系统发育分析工具对五数苣苔的花对称性基因进行了比较和分析。结果表明：五数苣苔各种类型的花对称性基因和金鱼草的花对称基因在序列上是高度同源的，在分子系统发育上是非常近缘的。暗示着五数苣苔花对称性基因和金鱼草花对称性基因功能上的同源性。 4 花对称称性基因表达模式的分析 我们第一次运用组织原位杂交和RT-PCR技术对在金鱼草以外类群中所有已知类型花对称性同源基因的表达模式进行了实验研究。结果表明：五数苣苔花对称性基因的表达模式在花发育的早期类似于金鱼草;但是早期以后，BlCYC1和BlRAD被负调节，BlDIV的表达特异地在每个花瓣侧部边缘表达;这种表达结果和花的形态发生过程有很好的吻合。 上述研究表明：和金鱼草花对称基因的表达模式相比，五数苣苔三种类型花对称性基因在花发育过程中的时间和空间表达模式发生了改变;并且这种表达模式变化和五数苣苔花对称性由发育起始时期的两侧对称向成熟时期的辐射对称的转变是相互关联的。五数苣苔具有两侧对称性痕迹的辐射对称花和其他类群辐射对称花的比较显示：在五数苣苔中发育早期的两侧对称性应该是两侧对称性的遗迹;这是由于BlCYC1和BlRAD基因早期表达的保守性造成的。我们的结果揭示了一个新的花对称性演化路径：在花发育过程中，被CYC-like基因推动的RAD和DIV同源基因之间相互调节作用在时间和空间上的变化是花对称性从两侧对称向辐射对称转变或演化的基础;我们的发现还预示着：在一个调节网络的动态变化过程中，一个预先存在的两侧对称发育程序的修饰调节可能在被子植物次生辐射对称花多样性的形成中扮演重要角色。

基于TCP和MYB基因的表达模式，试探四数苣苔（Bournea sinensis）(苦苣苔科)中次生辐射对称花形成的进化发育途径

花对称性，作为花器官的一个基本而又非常重要的特征，它的进化发育过程，越来越吸引着科学家们的注意力。次生辐射对称花的形成也越来越受到关注。然而在分子发育水平上，除了模式植物金鱼草（Antirrhinum majus）和少数其他种外，次生辐射对称花演化的机制仍然是一个巨大的未被探索的领域。 在金鱼草和柳穿鱼（Linaria vulgaris）中，腹部化反常整齐花的形成各自是由CYC和LCYC基因沉默所致，二者基因沉默分别是由于转座子的插入和DNA广泛甲基化所导致;而在豆科（legumes）中，辐射对称花的形成是由于legCYC基因在五个花瓣上都有表达，这种情况和金鱼草中CYC基因同源异位表达所形成的背部化辐射对称花相似。然而，自然起源的两侧对称花支系中的次生辐射对称花的形成似乎并不是简单的花对称性基因功能丢失或获得。自然形成的次生辐射对称花究竟可能经历了怎样的进化途径？对此，我们选择了广义唇形目（Lamiales sensu lato）中苦苣苔科（Gesneriaceae）植物——四数苣苔（Bouenea sinensis）作为研究对象，通过和模式植物金鱼草的突变体中花对称性基因表达特征比较，结合其近缘种——五数苣苔（Bournea leiophylla）中DIVARICATA在时间和空间上的表达特征，试图揭示苦苣苔科中可能的两侧对称向次生辐射对称花转变的新的演化途径，以及在这种进化过程中所产生的可能的器官丢失或融合现象。 四数苣苔和五数苣苔同属于苦苣苔亚科（Cyrtandroideae）苦苣苔族（Trib.Ramondeae Eritsch）中的四数苣苔属（Bournea Oliv）。该属仅仅有两个种——四数苣苔和五数苣苔，它们都是次生辐射对称花类群中的典型代表，而且两者花发育过程都显示出了由腹部向背部顺序发生和生长的特征。然而和五数苣苔相比，四数苣苔花瓣和雄蕊数目分别少了一枚，拥有四枚花瓣（背部花瓣两枚、两侧花瓣两枚）和四枚雄蕊（背部雄蕊一枚、两侧雄蕊两枚、腹部雄蕊一枚）。从形态特征比较来看，很有可能是四数苣苔在次生辐射对称花形成的过程中，发生了腹部花瓣的丢失和两枚腹部雄蕊愈合成了一枚较大的腹部雄蕊。那么，我们推测在四数苣苔次生辐射对称花形成过程中，花对称性基因即CYC类和DIV类基因在分子水平上发生了变化，这种变化和四数苣苔中次生辐射对称花的形成有关。 基于上述考虑，我们开展了对四数苣苔中花对称性基因——BsCYCLOIDEA、BsDIVARICATA、BsRADALIS以及BsCYCLIND3四个基因共9个拷贝进行了在花组织中表达模式研究。我们在四数苣苔中共分离到了五个拷贝的CYC类基因，分别命名为BsCYC1C-1、BsCYC1C-2、BsCYC1D、BsCYC2A、BsCYC2B。这五个拷贝在保守的TCP区和R区保持了高度的同源性。BsDIV的两个拷贝BsDIV1、BsDIV2也是如此，在保守的两个区domain I、domain II，尤其是在那些螺旋和环结构处，保守性相当高。组织原位杂交结果显示，BsDIV在四数苣苔中的表达非常特别，在金鱼草和五数苣苔中该类基因的表达分两个不同时期，即早期表达和晚期特异性表达，BsDIV在四数苣苔中似乎没有早期表达模式或者在很早期就已经进入到了晚期的表达模式。它在四个花瓣的两侧边缘和四个雄蕊上均等表达，而且这种表达持续时间相对比较长。组织原位杂交结果也得到了RT-PCR结果的支持。有趣的是BsRAD的RT-PCR结果显示，BsRAD在晚期花瓣上只在背部表达，但是在雄蕊上的表达却和金鱼草中AmRAD在背部区域表达不同，它的表达从背部延伸到了两侧和腹部。BsRAD在花器官的第二轮和第三轮的表达显然发生了分化。这种现象可能暗示着BsRAD功能发生了分化。BsRAD和BsDIV在腹部雄蕊上精细的时间空间调控关系可能正是导致腹部雄蕊愈合的原因。RT-PCR结果并没有检测到BsCYC2在晚期花上的表达。原位杂交结果显示BsCYC2在第8期以后表达就基本消失了，从而验证了RT-PCR结果。BsCYC2在早期花原基和早期花器官上都是均匀表达，但在表达消失之前，它在花瓣裂片和花冠筒的分界处则有表达信号，BsCYC2可能和调控花冠筒高度有关。根据Almeida 和 Galego（2002）所说，花冠筒高度的改变依赖于CYC 、DIV基因和其它非主动生长决定因子之间的相互作用。BsCYC1C晚期的RT-PCR结果显示它在背部花瓣、背部雄蕊和两侧雄蕊上均有表达信号，但在腹部花瓣和雄蕊上则没有表达信号，这似乎和四数苣苔由腹部向背部顺序发育的形态特征相符合，说明BsCYC1C可能起到了抑制背部花瓣和背部雄蕊生长的作用。

重金属胁迫相关基因PvSR2在大肠杆菌中表达和转化烟草

近年来植物重金属的耐性机制研究及抗重金属基因工程取得了很大进展。本文将来自于菜豆(Phaseolus vulgaris)的特异性重金属胁迫相关基因PvSR2 (Phaseolus vulgaris stress-related protein, PvSR)的cDNA序列克隆到大肠杆菌高效表达载体pBV221的PR PL启动子的下游，构建了原核表达载体pBV221-PvSR2。通过温度诱导，在大肠杆菌中成功地高效表达了PvSR2基因。经重金属(CdCl2)抗性检测，实验组比对照组有明显的抗性。 同时，将该基因克隆到植物转达化中间载体pCAMBEIA2301的花椰菜花椰病毒的35S启动子下游，利用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)Ti质粒介导的遗传转化系统，成功地将该基因导入了烟草的基因组，获得了转基因植株。

抗盐、耐海水蔬菜的生物技术培育与海水无土栽培应用

本研究是以植物起源于海洋的系统进化理论和植物细胞的全能性理论为依据的。 对芹菜(Apium graveolensL．)、油菜(B. rapa, chinese group)、叶用甜菜(Beta vulgaris(L.)Koch, Cicla group)、甘蓝(B. oleraceae, acephala group)、豆瓣菜(A'asturtiumofficinale R．Br*.）、番杏（Tetragonla expansa Ait.)、菠菜(Spinacia oleracea　L．)等蔬菜种类进行大规模种质资源筛选和鉴定， 从芹菜、油菜、叶用甜菜等植物中筛选出20多种能够耐受l%NaCI或1/3海水盐度的蔬菜品系。在耐盐蔬菜品种资源筛选的基础上，为了证明用生物技术提高盐敏感蔬菜耐盐性的可行性，本研究以植物体外培养细胞体系为操作平台，对盐敏感的蔬菜一一豆瓣菜进行了生物技术改造。一方面，筛选豆瓣菜的耐盐细胞变异体并使得耐盐细胞再生植株，获得了耐1/3海水的豆瓣菜变异体;另一方面，通过将盐生植物山菠菜(Atriplex hortensisL)的耐盐相关基因，甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因转入豆瓣菜，使得BADH基因在豆瓣菜中过量表达和积累甜菜碱，提高了豆瓣菜的渗透调节能力，从而提高了豆瓣菜的耐盐性。同时，本研究还将所获得的多种抗盐、耐海水蔬菜材料以海水无土栽培的方式进行生产和应用， 取得了很好的效果。 本文的结果证明了在陆地淡水栽培的蔬菜和野生蔬菜资源中，存在着部分耐盐性较强的蔬菜种质;通过生物技术改造能够提高盐敏感蔬菜的耐盐性，并获得抗盐、耐海水的蔬菜新品系。对这些抗盐、耐海水蔬菜材料进行1/3海水无土栽培应用的成功结果表明，某些陆地蔬菜具有重新适应海洋生境的潜能。

毛乌素沙地沙生灌木的生理生态学结构与功能

毛乌素沙地处于鄂尔多斯生态过渡带，在生态学研究上具有重要的理论与实践意义。在这样一个典型的半干旱区，水分是影响生态系统功能的最主要的限制因子，在沙基质土壤条件下，灌木得到充分发育，而乔木及草本植物则处于相对次要的地位。由于自然植被的初级生产力主要由灌木形成，故对于灌木在生态系统中的功能的系统研究是十分重要的，但目前又未得到应有重视。在荒漠化防治当中，这一点显得尤其急迫。此外，为了较好地预测该地区生态系统对全球气候变化的响应模式，急需要建立对主要乡土灌木功能型的划分方案。本研究运用植物生理生态学的方法，从植物的结构与功能的统一性出发，探讨了上述若干问题。主要结果与结论如下： 1．讨论了气候及土壤基质作为基本的环境背景，对沙生灌木生态功能的塑造作用，尤其探讨了若干土壤物理特性与植物水分利用的关系问题。 2．光学显微解剖及电子显微镜的观察表明，在自东南至西北横贯毛乌素沙地的水分梯度上生长的灌木当中，存在鲜明的叶片结构与功能特征与水分胁迫程度之间的对应性，在自东南向西北随干旱胁迫强度的增加，灌木的旱生结构也明显增加，甚至于在鄂尔多斯西部可以见到不少超旱生植物。同时，对灌木水分关系的研究支持了以解剖学观察为基础的认识，即：不同的景观条件下，也存在灌木的抗旱性与其生长的土壤的水分可利用性之间的对应性。这显示了水分因素在灌木的生态功能发挥中所起的主导作用。 3．通过分析沙丘的水分平衡，得到如下认识：(1)沙地条件的蒸发散主要来自植物的蒸腾作用，而土壤蒸发只占10%稍多：(2)沙地凝结水对灌木的水分需求而言微乎其微：(3)对多数沙生灌木而言，适宜的种植密度应为30-40%，即相当于半固定沙丘的覆盖度。 4．在上述三点的基础上，探讨了在不同类型的干旱（气候干旱、基质干旱及生理干旱）影响下，灌木在种类组成及干旱适应对策方面的多样性，将毛乌素沙地的灌木概括为两个功能类型：(1)干旱忍耐者;(2)竞争消费者。上述将极其多样的灌木物种在水分生态功能的相似性这个层面上概括成较少的类别的偿试，可望促使该地区的灌木生态学基础研究走向深入。 5．本研究对个别灌木的生态特性的新认识： ● 关于沙地柏(Sabina vulgaris)：(1)现已知道其蒸腾速率极低，本研究进一步认识到，低的蒸腾速率主要来自于气孔在叶表面上局限性分布：(2)该灌木虽十分抗旱，但过大的密度常引起叶片水分亏缺，在其根系不能利用地下潜水时．叶片水分亏缺更严重。 ● 关于油蒿(Artermisia．ordosica)及籽蒿（Asphaerocephala)：现已广泛地观察到，这两种灌木在沙丘演替不同阶段呈不同的优势分布：籽蒿主要生长于流动性沙丘（这里水分条件往往很好），但随沙丘逐渐被固定，就会被油蒿取代。本研究从叶片结构与功能两方面解释了上述现象，主要依据是(l)籽蒿比油蒿往往有更大的蒸腾速率：(2)籽蒿叶片近轴面1/3以下处有极为密集的气孔分布，而在油蒿却未发现;(3)籽蒿具有极其高的零膨压时的渗透势值(ψлp)。 ● 关于蒙古岩黄芪(Hedysarum mongolicum):该灌木具有独特的 干旱适应方式（如，幼茎 可行光合作用，及叶片富含粘液细胞），但本研究提示，该灌木的抗旱性是较弱的（相比与其它同生境下的灌木而言）。主要依据是：(1)很高的零膨压时的渗透势值;(2)海绵与栅栏组织均有较充分的发育。 ● 关于沙柳(Salix psammophila):在沙基质中有广泛的适应性， 但其适应主要体现在形态上（根茎比）的可塑性，而在生理（尤其是蒸腾作用）方面的调整则不十分显著。生长于丘顶的沙柳具有极其发达的根系，这可减缓土壤水分不足对植物的不利影响;生长于丘间低地的沙柳具有好的水分供给，但在特定的微生境下，其叶片温度比生长лллл于丘顶的沙柳叶片高，尤其是在强的光照条件下，其叶片温度会大幅度升高。这有可能对植物形成不利的影响。

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。

两种真核微藻逆境响应关键基因的调控机理研究

非生物逆境胁迫严重影响植物的生长发育和作物的产量。解析逆境下植物体基 因表达及信号传导网络调控机制对于阐明植物的适应性反应及培育耐逆性作物具有 重要理论和现实意义。 雨生红球藻（Haematoccoccus pluvialis）通过累积虾青素来适应胁迫环境，茉莉 酮酸甲酯（methyl jasmonate，MJ）和赤霉素（gibberellins，GA）对植物胁迫适应过 程中相关基因的诱导表达起到重要的调控作用。本文选取 H. pluvialis 作为出发株， 研究了 MJ 和 GA 对虾青素合成途径关键酶 β-胡萝卜素酮化酶基因的调控作用。 在其中一种 H. pluvialis 中克隆获得了三种不同的 β-胡萝卜素酮化酶基因。通过基 因组步移，获得了三种 β-胡萝卜素酮化酶的5’ 侧翼序列（5’-flanking region），其 中存在着多样的顺式作用元件，包括 MJ 和 GA 的顺式作用位点。进一步的实验 表明，MJ 和 GA 的诱导处理，可以促进 H. pluvialis 中虾青素的累积；同时，MJ 和 GA 调控了三种 β-胡萝卜素酮化酶基因的转录水平。 南极小球藻（Chlorella vulgaris NJ-7）可以在较大温度和盐度变化范围内存活， 是研究生物胁迫适应机理的理想模式生物。对数期的 C. vulgaris NJ-7 主要的脂肪酸