Time to rest : Signals in shoot apex developmental transitions underlying dormancy

Vuodenajat rytmittävät monivuotisten kasvien elämää pohjoisella pallonpuoliskolla, jolla varmin merkki lähestyvästä talvikaudesta on asteittain lyhenevä päivänpituus. Kun päivänpituus on lyhentynyt tiettyyn raja-arvoon saakka, kasvu hiipuu ja kasvin kehityksessä tapahtuu suuria muutoksia. Väitöskirjatyössäni tutkittiin mekanismeja, jotka liittyvät pituuskasvun päättymiseen, silmujen lepotilan kehittymiseen ja kärkisilmun muodostumiseen hybridihaavan ja koivuntaimilla lyhyen päivänpituuden seurauksena kasvihuoneolosuhteissa. Vain lepotilaiset silmut selviytyvät luonnossa ankaran talvikauden yli, joten etenkin lepotilan kehittymisen tutkiminen on keskeistä pyrittäessä selvittämään monivuotisille kasveille tyypillisen kasvutavan mekanismeja. Jo pitkään on tiedetty, että täysikasvuiset lehdet vastaanottavat tiedon päivänpituudesta ja lähettävät signaaleja varren johtojänteissä ylöspäin kohti kasvin kärkiosaa. Sen sijaan varren kärjen ja kärkikasvupisteen roolia lepotilan kehittymisessä on selvitetty vain vähän. Kuitenkin juuri kärkikasvupisteen selviytyminen vuodesta toiseen on tärkeää, koska sen jakautumiskykyiset solukot tuottavat kasvin maanpäälliset osat. Tässä työssä tehdyissä varttamiskokeissa osoitettiin, että varren kärki ei ainoastaan vastaanota signaaleja lehdistä ja ajoita toimintaansa niiden mukaan, vaan myös kärjellä itsellään on aktiivinen rooli lepotilan kehittymisessä. Erityisesti kiinnitettiin huomiota kärkikasvupisteen eri alueiden, ns. apikaalimeristeemin ja rib-meristeemin erilaisiin tehtäviin ja pääteltiin, että molemmat vaikuttavat lepotilan kehittymiseen. Kokeissa käytettiin normaalien hybridihaapojen lisäksi siirtogeenisiä hybridihaapoja, jotka eivät lopeta kasvuaan lyhyt päivä –olosuhteissa. Siirtogeeniset hybridihaavat ilmensivät voimakkaasti fytokromi A -nimistä valon vastaanottajamolekyyliä rib-meristeemin alueella, mikä saattoi osaltaan vaikuttaa poikkeavaan pituuskasvukäyttäytymiseen. Myös useiden lepotilan kehittymiseen liittyvien geenien ilmenemisessä havaittiin poikkeavuuksia verrattuna ei-siirtogeenisiin kontrolleihin, joiden silmuissa kehittyi lepotila lyhyt päivä –altistuksen seurauksena. Väitöskirjatyössäni havaittiin, että myös kaasumainen kasvihormoni etyleeni toimii viestinvälittäjänä silmujen lepotilan kehittymisessä ja vaikuttaa etenkin lepotilan oikeaan ajoittumiseen. Etyleenillä huomattiin olevan määräävä rooli päätesilmun muodostumisessa: siirtogeeniset koivut, jotka eivät aisti etyleeniä, eivät muodostaneet päätesilmua. Silti siirtogeeniset koivut vaipuivat lepotilaan, joskin myöhemmin kuin ei-siirtogeeniset kontrollit. Tämän perusteella todettiin, että lepotilan ja päätesilmun kehittyminen ovat erillisiä kehitystapahtumia, vaikka ne saattavatkin ajoittua osaksi päällekkäin.

Cytokinin signalling in the regulation of cambial development

Secondary growth of plants is of pivotal importance in terrestrial ecosystems, providing a significant carbon sink in the form of wood. As plant biomass accumulation results largely from the cambial growth, it is surprising that quite little is known about the hormonal or genetic control of this important process in any plant species. The central aim of my thesis studies was to explore the function of cytokinin in the regulation of cambial development. Since their discovery as regulators of plant cell divisions, cytokinins have been assumed to participate in the control of cambial development. Evidence for this action was deduced from hormone treatment experiments, where exogenously applied cytokinin was shown to enhance cambial cell divisions in diverse plant organs and species. In my thesis work, the conservation of cytokinin signalling and homeostasis genes between a herbaceous plant, Arabidopsis, and a hardwood tree species, Populus trichocarpa. Presumably reflecting the ancient origin of cytokinin signalling system, the Populus genome contains orthologs for all Arabidopsis cytokinin signalling and homeostasis genes. Thus, genes belonging to five main families of isopentenyl transferases (IPTs), cytokinin oxidases (CKXs), two-component receptors, histidine containing phosphotransmitters (HPts) and response regulators (RRs) were identified from the Populus genome. Three subfamilies associated with cytokinin signal transduction, the CKI1-like family of two-component receptors, the AHP4-like HPts, and the ARR22-like atypical RRs, were significantly larger in Populus genome than in Arabidopsis. Potential contribution to the extensive secondary development of Populus by the members of these considerably expanded gene families will be discussed. Representatives of all cytokinin signal transduction elements were expressed in the Populus cambial zone, and most of the expressed genes appeared to be slightly more abundant on the phloem side of the meristem. The abundance of cytokinin related genes in the cambium emphasizes the important role of this hormone in the regulation of the extensive secondary growth characteristic of tree species. The function of the pseudo HPts in primary vascular development was studied in Arabidopsis root vasculature. It was demonstrated that the pseudo HPt AHP6 has a role in locally inhibiting cytokinin signalling in the protoxylem position in the Arabidopsis root, thus enabling differentiation of the protoxylem cell file. The possible role of pseudo HPts in cambial development will be discussed. The expression peak of cytokinin signalling genes in the tree cambial zone strongly indicates that cytokinin has a role in the regulation of this meristem function. To address whether cytokinin signalling is required for cambial activity, transgenic Populus trees with modified cytokinin signalling were produced. These trees were expressing a cytokinin catabolic gene from Arabidopsis, CYTOKININ OXIDASE 2, (AtCKX2) under the promoter of a Betula CYTOKININ RECEPTOR 1 (BpCRE1). The pBpCRE1::CKX2 transgenic Populus trees showed a reduced concentration of a biologically active cytokinin, correlating with their impaired cytokinin response. Furthermore, the radial growth of these trees was compromised, as illustrated by a smaller stem diameter than in wild-type trees of the same height. Moreover, the level of cambial cytokinin signalling was down-regulated in these thin-stemmed trees. The reduced signalling correlated with a decreased number of meristematic cambial cells, implicating cytokinin activity as a direct regulator of cambial cell division activity. Together, the results of my study indicate that cytokinins are major hormonal regulators required for cambial development.

Reproduction and population structure in European aspen

The European aspen (Populus tremula) is a keystone species for biodiversity in boreal forests. However, the future of aspen may be threatened, because large aspens have mostly been removed from managed forests, whereas regeneration and the long-term persistence of mature trees are subjects of concern in protected areas. Aspen is a pioneer tree, and it can reproduce both sexually by seed and asexually by root suckers. Through asexual reproduction aspen forms clones, groups of genetically identical trees (ramets). In my thesis, I have studied the structure of aspen populations in terms of number, size, clonal and demographic properties. Additionally, I have investigated the emergence and survival of seedlings as well as the seed quantity and quality in crosses between the European and hybrid aspen. To study the regeneration and population structure, mature aspens were recorded in old-growth and managed forests in eastern Finland based on a large-scale inventory (11 400 ha). In addition, small aspen trees were surveyed on sample plots. Clonal structure was investigated both by morphological characters and by DNA-based markers (microsatellites). Seedling emergence and survival was studied with two sowing experiments. With crosses between European and hybrid aspens we wanted to study whether elevated temperatures due to climate change would benefit the different crosses of European and hybrid aspen unequally and thus affect the gene flow between the two species. The average volumes of mature aspen were 5.3 m3/ha in continuous old-growth, and 0.8 m3/ha in managed forests. Results indicate also that large aspen trees in managed forests are a legacy of the past less intensively managed forest landscapes. Long-term persistence of aspen in protected areas can only be secured by restoration measures creating sufficiently large gaps for regeneration. More emphasis should be given to sparing aspens in thinnings and to retaining of mature aspens in regeneration cutting in managed forests. Aspen was found to be spatially aggregated in the landscape. This could be explained by site type, disturbance history and / or limitations in seed dispersal. Clonal structure does not explain the spatial aggregation, since average size of the clones was only 2.3 ramets, and most clones (70 %) consisted of just one ramet. The small size of the clones suggests that most of them are relatively young. Therefore, sexual reproduction may be more common than has previously been thought. Seedling emergence was most successful in mineral soil especially, when the site had been burned. Only few seedlings occurred on humus. Survival of the seedlings was low, and strongly dependent on moisture, but also on seedbed conditions. The seeds were found to maintain their germinability longer than has earlier been thought to be possible. Interspecific crosses produced more seeds with higher quality than intraspecific crosses. When temperature was elevated, germination of hybrid aspen seeds increased more than seeds from P. tremula x P. tremula crosses. These results suggest that hybrid aspen may have a significant genetic impact on the European aspen, and this effect may become strengthened by climate warming.

European aspen and hybrid aspen under changing environment : Leaf traits, growth and litter decomposition

Understanding the responses of species and ecosystems to human-induced global environmental change has become a high research priority. The main aim of this thesis was to investigate how certain environmental factors that relate to global change affect European aspen (Populus tremula), a keystone species in boreal forests, and hybrid aspen (P. tremula × P. tremuloides), cultivated in commercial plantations. The main points under consideration were the acclimatization potential of aspen through changes in leaf morphology, as well as effects on growth, leaf litter chemistry and decomposition. The thesis is based on two experiments, in which young aspen (< 1 year) were exposed either to an atmospheric pollutant [elevated ozone (O3)] or variable resource availability [water, nitrogen (N)]; and two field studies, in which mature trees (> 8 years) were growing in environments exposed to multiple environmental stress factors (roadside and urban environments). The field studies included litter decomposition experiments. The results show that young aspen, especially the native European aspen, was sensitive to O3 in terms of visible leaf injuries. Elevated O3 resulted in reduced biomass allocation to roots and accelerated leaf senescence, suggesting negative effects on growth in the long term. Water and N availability modified the frost hardening of young aspen: High N supply, especially when combined with drought, postponed the development of frost hardiness, which in turn may predispose trees to early autumn frosts. This effect was more pronounced in European aspen. The field studies showed that mature aspen acclimatized to roadside and urban environments by producing more xeromorphic leaves. Leaf morphology was also observed to vary in response to interannual climatic variation, which further indicates the ability of aspen for phenotypic plasticity. Intraspecific variation was found in several of the traits measured, although intraspecific differences in response to the abiotic factors examined were generally small throughout the studies. However, some differences between clones were found in sensitivity to O3 and the roadside environment. Aspen leaf litter decomposition was retarded in the roadside environment, but only initially. By contrast, decomposition was found to be faster in the urban than the rural environment throughout the study. The higher quality of urban litter (higher in N, lower in lignin and phenolics), as well as higher temperature, N deposition and humus pH at the urban site were factors likely to promote decay. The phenotypic plasticity combined with intraspecific variation found in the studies imply that aspen has potential for withstanding environmental changes, although some global change factors, such as rising O3 levels, may adversely affect its performance. The results also suggest that the multiple environmental changes taking place in urban areas which correspond closely with the main drivers of global change can modify ecosystem functioning by promoting litter decomposition, mediated partly by alterations in leaf litter quality.

Heating values of mature trees.

The effective heating values of the above and below ground biomass components of mature Scots pine (Pinus sylvestris), Norway spruce (Picea abies), downy birch (Betula pubescens), silver birch (Betula pendula), grey alder (Alnus incana), black alder (Alnus glutinosa) and trembling aspen (Populus tremula) were studied. Each sample tree was divided into wood, bark and foliage components. Bomb calorimetry was used to determine the calorimetric heating values. The species is a significant factor in the heating value of individual tree components. The heating value of the wood proper is highest in conifers. Broad-leaved species have a higher heating value of bark than conifers. The species factor diminishes when the weighted heating value of crown, whole stems or stump-root-system are considered. The crown material has a higher heating value per unit weight in comparison with fuelwood from small-sized stems or wholetrees. The additional advantages of coniferous crown material are that it is a non-industrial biomass resource and is readily available. The variability of both the chemical composition and the heating value is small in any given tree component of any species. However, lignin, carbohydrate and extractive content were found to vary from one part of the tree to another and to correlate with the heating value.

Kymmenen teollisesti merkittävän puulajin kuoriuutteiden mahdollisuudet tuholaistorjunnassa

Metsäteollisuudesta kertyy vuosittain suuria määriä ylijäämämateriaalia, kuten puun kuorta ja oksia.Ylimääräinen aines käytetään pääasiassa energiantuotantoon, mutta uusia soveltamismahdollisuuksia kaivataan. Kuoren on havaittu olevan potentiaalinen lähde monille bioaktiivisille yhdisteille, joille olisi käyttöä esimerkiksi lääke- ja kemianteollisuudessa sekä maa-, metsä- ja puutarhatuotannon tuholaistorjunnassa. Tutkimus on osa Euroopan Unionin rahoittamaa ForestSpeCs-projektia, jonka tarkoituksena on selvittää metsäteollisuuden ylijäämämateriaalien vaihtoehtoisia käyttötapoja. Valittujen kymmenen teollisesti merkittävän pohjoisen puulajin (Abies nephrolepis, Betula pendula, Larix decidua, L. gmelinii, L. sibirica, Picea abies, P. ajanensis, P. pumila, Pinus sylvestris, Populus tremula) kuoresta uutettujen aineiden soveltuvuutta syönninestoaineeksi testattiin kaaliperhosen (Pieris brassicae L.) ja krysanteemiyökkösen (Spodoptera littoralis Boisduval) toukilla sekä osittain sinappikuoriaisella (Phaedon cochloreae Fabricius) ja idänlehtikuoriaisella (Agelastica alni L.). Uutteet valmistettiin yhteistyössä projektin ryhmien avulla tai itsenäisesti erilaisin menetelmin. Testaukset tehtiin laboratorio-oloissa käyttäen lehtikiekkojen valintabiotestiä sekä karkeilla uutteilla että niistä erotelluilla yksittäisillä yhdisteillä. Tehdyistä mittauksista laskettiin syönninestoindeksit (FDI). Tulosten perusteella lähes kaikki testatut uutteet vaikuttivat ainakin jossain määrin kohdehyönteisen syöntikäyttäytymiseen. Hieman yli puolet kaaliperhosella testatuista 46 uutteesta aiheuttivat yli 50 % syönnineston eli kaaliperhonen suosi kontrollilehtiä uutteella käsiteltyjä todennäköisemmin. Krysanteemiyökkösellä yli 50 %:n syönnineston aiheuttivat vain seitsemän testatuista 56 uutteesta. Lisäksi kolme uutetta lisäsi käsiteltyjen kiekkojen syöntiä merkittävästi. Idänlehtikuoriaistoukat ja -aikuiset karttoivat erityisesti abietiinihapolla käsiteltyjä lehtiä. Sinappikuoriaisella testatut uutteet toimivat myös lupaavasti. Testattujen puulajien kuoresta on mahdollista uuttaa biologisesti aktiivisia yhdisteitä, mutta tuholaistorjunnan kannalta oikeiden pitoisuuksien ja tehokkaiden uuttomenetelmien löytäminen vaatii jatkotutkimuksia. Kuoren sisältämien yhdisteiden laatu ja määrä vaihtelevat monien tekijöiden, kuten ympäristön ja genetiikan vaikutuksesta. Hyönteisten sietokyky vaihtelee myös paljon lajeittain ja yksilöidenkin välillä on eroja. Uutteista valmistettavia torjunta-aineita olisi kuitenkin mahdollista sisällyttää esimerkiksi integroituun torjuntaan muiden menetelmien rinnalle tulevaisuudessa.

A moeda como um discurso : uma análise das representações de Otávio, Cleópatra e Marco Antônio

Abstract: The present article discusses about the representation of Octavius, Mark Antony and Cleopatra in three coins, to reflect about how the ancient mintage contributed for these personages could shape their images to the populus romanus in general.

农杆菌对毛白杨的转化及完整转化植株的获得

本文报道农杆菌转化毛白杨的高效遗传转化系统的建立。所用农杆菌菌株为：1.发根农杆菌R1000，含有Ri质粒pRiA4b。2.发根农杆菌R1000(pTVK85)，是菌株R1000中除含有pRiA4b外，并兼容一个带有超致病区(Supervirulent region)的质粒pTVK85。3.根癌农杆菌C58C1(pBZ693)，其质粒pBZ693是改建过的Ti质粒，载有T-DNA的基因1和基因2。将毛白杨外植体分别与上述菌株在MS+0.5ppm激动素培养基上先培养2天后，转移至MS+500ppm氨噻肟头胞霉素的培养基上。一个星期后即有根从外植体上产生。根癌农杆菌诱导的根形态明显与发根农杆菌诱导的根不同。R1000(pTVK85)诱导生根的外植体可占供试外植体总数的59%。转化的根有的可自发地形成不定芽或愈伤组织。通过培养基中激素的调整，可使转化的根系统100%再生出不定芽，并可由这些不定芽得到完整植株。转化植株的各克隆之间表型差异很大。有的地上部形态正常，仅根系与未转化植株有所不同。有的节间短、叶片多、顶端优势弱、根系发达而多发枝、多根毛。但所有转化植株皆无皱叶现象，其叶片形态与正常植株无异。普遍地有根生于植株的培养基平面以上部分的现象。取三个克隆的植株进行Southern杂交，其中两个为杂交阳性，表明确已被转化;另一个克隆为杂交阴性。

胡杨体细胞再生植株及耐机制的研究

胡杨（Populus euphratica Oliv.）是干旱荒漠风沙前治地区唯一分布的乔木树种，具有极强的抗逆性，突出地表现出较强的耐盐碱能力。由于胡杨在繁殖上存在问题，种子采后极易丧失生活力和无性扦插繁殖难以生根，加之人们对胡杨耐盐抗逆机制缺乏了解，应而极大地制约了这一珍贵抗逆种质资源的开发和利用，现有资源的保存也受到严重危胁。试验首先利用植物细胞工程技术开展了胡杨体细胞再生植株的系统研究，并在分子水平上就愈伤组织的培养和器官发生过程中表达的特异蛋白开展了深入工作。其次，对胡杨耐盐机制进行了研究，分析了胡杨细胞盐胁迫响应蛋白，开展了盐胁迫条件下细胞对离子吸收和分配特性以及与耐盐有关的形态结构的研究。这一工作的开展对于有效地保存、开发和利用胡杨种质资源，对于荒漠化治理，以及深入认识胡杨耐盐性、丰富和发展木本植物耐盐理论，具有十分重要的意义。 研究取得的主要结果如下： 1.较好地解决了胡杨试管培养中黄萎和退化等难以克服的问题，通过全面和系统的比较研究和对培养条件的优化，首次获得了高频率的和成熟的胡杨体细胞再生植株体系。胡杨愈伤组织、离体叶片和离体茎段不定芽再生频率分别可达82.9％、100％和83％，试管苗生根为86.2％。 2.提出了以愈伤组织表达蛋白状况作为判定其器官发生能力的观点，确定了三类愈伤组织和器官发生中三个不同分化阶段的蛋白分子标记。利用SDS-PAGE和IEF－SDS－PAGE对胡杨不同类型愈伤组织和愈伤组织分化不定芽过程的蛋白进行了研究。结果表明：不同类型愈伤组织中表达的蛋白存在着一定差异。在光下和BA／NAA为1诱导产生的具有较强器官发生能力的茎基愈伤组织，其蛋白组分明显地少于其它类型的愈伤组织，表明其分化程度较低。经过黑暗和BA／NAA为0.5的继代培养，愈伤组织产生了特异的24。5KD和58.6KD的标记蛋白，并且也表达了其器官发生时表达的19KD和31KD蛋白。说明愈伤组织经过继代培养其器官发生能力下降是与细胞分化程度增加相关的。茎基愈伤组织在光下和BA／NAA为5的条件下进行器官发生诱导，随着愈伤组织形成分生细胞团块和不定芽原基明显地表达了20KD和55KD蛋白带，并且20KD蛋白中包含有特异的pI为5。5－6.5的蛋白。43KD和pI为6.5-7.5的蛋白为器官发生前期蛋白。本文不愈伤组织表达蛋白状况与器官发生能力间关系进行了讨论。 3.分离和鉴定了胡杨细胞盐胁迫响应蛋白，从蛋白表达上证实盐胁迫对胡杨细胞产生的影响明显地分为渗透胁迫和离子伤害胁迫两种效应。对悬浮培养的胡杨细胞进行NaCL和PEG(6000)胁迫处理，SDS－PAGE分析表明：NaCL和PEG胁迫处理的细胞均明显地表达了28KD和59KD蛋白带，表明28KD和59DK蛋白是与渗透胁迫有关的。66KD和60KD蛋白带仅在高水平盐胁迫细胞中显著表达，应而是与盐胁迫中离子伤害有关的蛋白。进一步证实胡杨细胞中28KD和66KD蛋白带表达受ABA诱导。通过IEF－SDS－PAGE证实，28KD蛋白包含有pI为8.0-9.0的蛋白，渗透胁迫和离子胁迫相关的分离和鉴定为通过蛋白途径克隆与渗透胁迫和离子胁迫相关基因，为深入认识胡杨耐盐机制奠定了基础。 4.通过X－射线细胞微区分析以及与毛白杨细胞比较发现，胡杨细胞对培养介质中高浓度的盐离子具有较强的拒吸作用和一定的忍耐性。胡杨细胞中液泡不具有积聚离子的功能，细胞分室性渗调节作用不明显。胡杨细胞膜对离子进入具有选择功能，表现在培养介质中Na和CL离子进入细胞和由细胞质进入液泡不以等摩尔数形式进行，进入的CL离子比Na离子约高50％，说明了二者通过质膜是由不同机制控制的，是分开进行的，也说明胡杨细胞拒Na离子强于拒CL离子。另外胡杨细胞受到盐胁迫时还表现出比较强的维持细胞内离子平衡的功能。正是由于上述特性，才赋予了胡杨细胞具有较强的耐盐性。 5.利用电子显微镜和光学显微镜中相差和微分干涉等技术，对胡杨细胞和组织结构进行了观察。与毛白杨细胞相比，胡杨细胞中具有较丰富的线粒体和质体，盐胁迫和渗透胁迫均明显地提高了细胞质中线粒体数和质体数，并使质体中内含体增多，细胞质中和液泡内缘出现明显的嗜饿物质。研究还发现，胡杨细胞膜与细胞壁之间呈齿状结合，说明了膜与壁之间结合的牢固性和稳定性，解释了胡杨细胞在胁迫中不易发生质壁分离的原因。胡杨细胞在受到盐或渗透胁迫时，细胞内出现明显的丝状结晚，细胞核变大，核仁明显。在器官和组织结构方面，胡杨根系具有发达的根冠和根内皮层，根毛较多，叶片输导组织不发达等。这些结构的存在与胡杨的抗逆性是密切相关的。文中从形态结构上阐述了胡杨的耐盐碱特性。

盐渍条件下野大豆群体的DNA变异

当前分子生物学的方法以惊人的速度渗透到生命科学研究的各个领域。植物对不断变化的环境逐步适应的过程中，积累了丰富的遗传多样性。与此同时，人类活动空间的不断扩大已经严重威胁到其他生命的生存和繁衍，越来越多的物种以越来越快的速度在我们还没有来得及认识它们时就已经永远地消失了。加快物种鉴定和保护的步伐就必须发展更多能充分揭示物种遗传多样性的实验技术，从具有丰富遗传多样性的野生资源中寻找到更多能够服务于人类可持续发展的基因资源。本文以杨树杂交后代过氧化物同工酶和RAPD分析为基础，论证了我们改进的RAPD方法用于遗传分析的可行性。在前期工作的基础上，进一步测定了野大豆自然群体的耐盐性变异，并且用微卫星和RAPD分析的方法研究分子标记与DXA变异、植株耐盐性之间的关系。对四个可能与抗盐性有关的RAPD片段进行克隆、测序，并进行序列比较。由此得出以下结论： 1、在本文的实验条件下，杨树同工酶和RAPD分析均表明，RAPD标记在亲本及其杂交后代中性状比例符合孟德尔遗传规律，尽管有时也会出现遗传负载等机制引起的基因分布扭曲现象。 2、初步研究了个体发育阶段和环境条件对植株耐盐性的影响。结果表明，植物耐盐性不仅仅与外界的盐度有关，而且受发育阶段和其它环境条件（如，温度）的影响。但也发现了某些个体在各种条件下都具有较高的耐盐性，而且，不易受到其它环境条件的影响。 3、微卫星标记的结果表明，10对引物中的8对引物共检测到时17个等位基因，平均每对引物2.125个等位基因。本文的实验条件下，双核苷酸和三核苷酸的引物对扩增产物都没有出现“ghosts"条带或“打滑”现象。 4、有4个RAPD标记可能与野大豆群体的耐盐性有关，分别是OPCO8460bp、OPCO8213bp、OPCO2690bp、以及OPCO5270bp。测序结果与GenBank中的序列作同源性比较，结果显示，OPCO2_(690bp)与小麦、松树等植物的吉普赛性的逆转录转座子的部分区域（24－－53）有很高的同源性（86－89％）。此外，OPCO2690bp与栽培大豆胞质谷氨酰胺合成酶（gs15）基因的启动子有高达95％的同源性。 5、本文实验条件下，RAPD扩增产物在限制性内切酶消化后，消化产物的多态性未见增大，也没有发现与耐盐性相关的多态位点。 6、野大豆自然群体DNA变异的研究中也可以应用SWAPP方法。

毛乌素沙地中间锦鸡儿根瘤菌遗传多样性对柠条生态系统功能的影响

生物多样性科学（BiodiversityScience）的国际规划提出生物多样性对生态系统功能的影响是整个研究计划五大核心的核心.生物多样性包括遗传、物种和生态系统三个水平,其中遗传多样性是其它两个水平多样性的基础和最终来源.该文在实验室多年研究毛乌素沙地柠条遗传多样性的基础上,分别从表型（生理生化）、蛋白质、同工酶以及遗传型（rDNA）水平探讨中间锦鸡儿根瘤菌的遗传多样性,并模拟沙地生境,建立人工共生体系,以期发现最有效的共生伙伴关系,这不仅有得提高毛乌素地区农牧业产量,更重要的是在当今沙尘暴肆虐的情况下,发挥柠条防风固沙的能力具有现实意义. 1.毛乌素沙地中间锦鸡儿根瘤菌遗传多样性(1)全细胞可溶性蛋白质谱将供试中间锦鸡儿根瘤菌菌株分为两大类群，其中硬梁覆沙地菌株GH72不同于来自沙丘顶部和底部的菌株，而且中间锦鸡儿根瘤菌独立于参比菌株。酯酶同工酶谱分析表明，中间锦鸡儿根瘤菌与参比菌株仅存在一个等位酶位点差异，其余等位点与参菌株共享，因此，酯酶同工酶反映出中间锦鸡儿根瘤菌的异质性。(2)16SrDNA部分序列与16S-23S rDNA IGS结果表明，所有供试菌株扩增产物均较前人报道的分子量偏高。经16S rDNA PCR-RFLP分析，中间锦鸡儿根瘤菌共形成12种基因型，表现出丰富的遗传多样性，其中属于基因型2的菌株占42.4%。代表菌株GH33 16S rDNA全序列结果显示，与已知的快生型根瘤菌同源性在95%以上。(3）中间锦鸡儿根瘤菌生理生化反应特性B．T．B实验证明所有中间锦鸡儿根瘤菌均产酸，符合快生型根瘤菌的特征．唯一碳源测试显示，95%中间锦鸡儿根瘤菌不利用淀粉，33%菌株不利用乳糖，对其他测试碳源不具有选择性。检洲在不同盐离子浓度、不同酸性梯度以及不同温度条件下菌株生长状况，发现毛乌素沙地中间锦鸡儿根瘤菌具极强的耐盐性．53.8%的菌株可以在9%NaCl的YMA培养基生长．75%的菌株在pH4．O和pHl0,0 环境中仍能生长，66.7%菌株在60℃处理1 0min后仍具有生活力。体现出对于干旱沙地的适应。 2．不同实验共生系统中植物和根瘤菌对生态系统功能的影响14株根瘤菌分与三个柠条种（小叶锦鸡儿，中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿）回接，用土壤上覆沙模拟毛乌索沙地景观生态条件，以多石砾贫瘠土壤为对照，比较不同基因型柠条与根瘤菌人工共生体的长和结瘤与生境的关系，初步证明根瘤菌很可能是该生态系统的关键种。寄主植物与共生根瘤菌的遗传多样性对生态系统功能的影响与生态环境有关。实验还表明，选择适当的共生组合对于防治沙漠化有很大潜力。3．银染变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测RAPD遗传模式以85株小钻杨F2代为材料，用本实验室改良的银染变性聚丙烯酰胺凝胶电泳法检测RAPD遗传模式。结果表明，仅用9个引物共扩增到399个位点，其中98个位点表现为多态性，卡方测验显示，79个多态位点符合经典的孟德尔遗传(3：1)，占多态位点80.6%。这种改良的检测RAPD标记的方法必将推动RAPD标汜构建连锁图谱的进程。

北京市土壤--植物系统重金属硫的分布迁移相互间关系和主成份分析

本文选择了北京市香山北京植物园、北京动物园、长安街和北京化工厂4个功能区和国槐（Sophora japonica (L) Beauv)、毛白杨 (populus tomentosa Carr)、丁香(Syringa Oblata)、野牛草(Buohloe dactyloides (Nutt) Engelm)4种植物;采集植物样品105个、土壤样品40个;测定了各样品的镍(Ni)、锌(Zn)、铜(Cu)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬 (Cr)、硫(S)7种元素含量;通过对样品元素含量的直观分析、回归分析、主成份分析(PCA)，得出以下结论：各样品各元素含量的最高值或异常值多出现在化工厂内，其次是长安街、动物园、北京植物园无;各功能区各样品各元素含量大小顺序多是：化工厂><长安街>动物园><北京植物园：表明化工厂内土壤、植物受污染的程度较重，其次是长安街，动物园稍轻，北京植物园则较洁净。土壤中7种元素分布特征是：S > Zn > Pb > Cr > Cu > Ni > Cd;植物中7种元素分布特征是：S > Zn >< Cu > Pb > Cr >< Ni >< Cd。7种植物样品对S、Zn、Cu、 Cd具较大的富集系数;对Ni、Pb、Cr具较小的富集系数;说明前者比后者在土壤—植系统中较易迁移。7种植物样品对S均具积累效应;毛白杨叶对zn，毛白杨叶、枝、国槐皮对Cd，野牛草对Cu也都具积累效应。国槐各器官元素含量分配是：皮含量>叶含量>枝含量;毛白杨各器官元素含量分配是：叶含量>枝含量;表明植物各器官中，枝元素含量较低。对元素含量回归分析，发现植物各器官元素含量间具显著性正相关系;植物中元素含量与土壤中元素含量绝大多数呈正相关。前者说明植物各器官生长发育的正相关性;后者说明土壤条件与植物生长发育的正相关性。对元素含量的主成份分析和样品排序，揭示出采自同一功能区的样品大都可形成一集团，但尚存在交叉、重叠和过渡的样品;化工厂集团多处在排序图Z1轴左边，长安街集团多处在Z2轴上方，北京植物园集团多处在Z1轴右边或Z2轴下方。可明确得出，化工厂土壤、植物污染较重（元素含量较高），其次是长安街;动物园污染稍轻，北京植物园较洁净的结论。还可知，化工厂、长安街某些样点污染较轻;而北京植物园、动物园某些样点污染较重。

中国主要森林生态系统碳储量和碳收支评估

森林作为陆地生态系统中主要的植被类型在全球碳循环研究中有着十分重要的作用，而森林资源清样调查资料以其系统性、科学性、连续性等优点在森林生态系统碳循环研究中具有十分重要的地位。本研究以中国主要森林植被类型为研究对象，基于中国森林资源清样调查资料（FID），采用建立的生物气候生产力模型和反映林龄和蓄积量共同影响的生产力回归模型分别估计了中国油松林和主要造林树种的生产力;利用改进的材积源生物量法估算了中国主要森林植被类型的碳储量;并基于多元线性回归方法和因子分析法探讨了林业用地以及气候因子对中国森林植被碳储量的影响;同时，结合生物地球化学循环模型CENTURY模型评估了中国森林生态系统的碳收支。主要研究结果如下： 1建立了中国油松林生物气候生产力模型NPPa=［0.331n（V／A）+0.18］*3000（1-e-0.00096‘哪，根据油松林的森林资源清样调查资料和气候资料估算的中国油松林生产力平均为7.82Mg•ha-1•yr-1，其变化幅度为3.32-11.87Mg•ha-1•yr-1，其分布表现为南高北低的趋势。生产力较高的区域主要分布在东部和南部（四川、湖北、河南、辽宁等省），均大于7.7Mg•ha-1•yr-1;生产力较低的区域主要分布在北部和西部较为干旱的区域（内蒙古），NPP均低于5.5Mg•ha-1•yr-1：油松林集中分布区（陕西、山西）生产力处于中等水平，在5.5-7.7Mg•ha-1•yr-1之间。 2基于森林资源清样调查资料评估了中国五种主要造林树种（落叶松Larix，油松Pinusstabulaeformis，马尾松Pinusmassoniana，杉木Cunninghamialanceolata，杨树Populus）的生产力，分别为8.43、5.75、4.42、4.41、7.33Mg•ha-1•yr-1，低于世界平均生产力水平，主要原因可能是这五种造林树种大都处于未成熟阶段，表明中国造林树种在提高中国森林生态系统的固碳能力方面有很大的潜力。 3基于两次（第三次和第四次）森林资源清查资料和改进的材积源生物量法评估了中国森林的碳储量，分别为3.48和3.78PgC（1Pg＝1015g）。 基于多元线性回归模型探讨了林业用地变化对森林植被碳储量的影响。分析表明：在森林平均林龄减小的情况下，森林植被碳储量有增加的趋势;而森林碳储量随森林面积的增加而增加。当平均林龄增加10年，全国森林面积增加1*104ha时，全国森林植被的碳储量将增加54.51Tg（1Tg＝1012g），表明我国森林植被碳储量取决于自然和人为因素共同作用。 采用因子分析方法探讨了气候变化对森林植被碳储量的影响，分析表明：气温是森林植被碳储量的主要限制因子。当气温升高时，森林植被碳储量有降低的趋势;降水与森林植被碳储量呈正相关，随降水的增加森林植被碳储量增加。在年均温升高4℃，年降水量增加10％;年均温升高4℃，年降水量不变;年均温升高4℃，年降水量减少10％三种气候变化情景下，我国森林植被碳储量的增加量分别为：9.19Tg、6.67Tg和4.15Tg。 4基于生物地球化学循环模型模拟的中国森林生态系统的碳收支为0.17PgC，中国森林表现为一个巨大的碳汇。其中，西南地区森林碳收支占44％，华东及西北地区的森林碳收支总和不足14%。

贵州喀斯特森林优势木本植物水力结构特征

水力结构就是植物在特定的自然环境条件下，为适应生存竞争的需要所形成的不同形态结构和水分运输供给策略，它对于植物物种的分布、抗逆能力等方面起关键性作用。喀斯特常绿阔叶林生长的特有植物种类以其独特的形态解剖特征和生理适应性，很好的适应了喀斯特地区独特的水分和土壤环境，以维持自身的生存和最适生长。植物的水分关系是喀斯特地区特有植物种类适应环境的核心生理生态学问题之一。贵州喀斯特地区石漠化正日益加剧，因此，对贵州植物水力结构和环境适应性进行研究具有重要的意义。 目前，国内外学者在“冲洗法”中使用的不同冲洗溶质可能对植物木质部水力结构的测定结果等产生较大影响，因此本文首先研究了三种溶质的冲洗溶液对毛白杨(Populus tomentosa)和油松(Pinus tabulaeformis)枝条的水力导度和抵抗空穴化能力的影响。实验结果表明: 相对于去离子水，用0.01 M 的草酸和0.03 M KCl溶液作为冲洗溶液，均导致毛白杨木质部导管和油松管胞的水力导度测定值的增大。KCl导致毛白杨和油松木质部抵抗空穴化能力的测定值提高，草酸导致杨树抵抗空穴化能力测定值增强但导致油松抗空穴化能力测定值显著(P<0.01)减弱。小枝水平上，毛白杨和油松的水分运输效率和抗空穴化能力之间没有显著相关性。另外，在截枝实验中发现毛白杨小枝木质部水力导度随长度增加变化不大，而油松枝条的木质部水力导度有逐渐增大的趋势。以上的实验结果表明不同溶质下毛白杨和油松枝条的木质部水力导度和抵抗空穴化能力不同，草酸和KCl可能对木质部管道系统及纹孔处的果胶等产生作用，从而使毛白杨和油松的水力结构发生变化。毛白杨与油松水力结构在去离子水、草酸和KCl的作用下的不同结果及两物种截枝试验下水力导度的不同变化趋势，表明导管运输系统和管胞运输系统可能具有不同的水分运输影响因素。 在贵州花江、普定、荔波等地选择当地森林中39种优势木本植物作为研究对象，对其枝条的水力结构进行研究，结果表明: 该地区优势木本植物的水力结构与其他森林类型相比，其木质部抗栓塞化能力介于热带雨林和热带干热森林之间，而水力导度高于各森林类型的平均值。在石漠化程度不同的地区，植物总体的水力导度和水分运输的安全性没有呈现出明显的规律，但是同种植物在较为干旱的严重石漠化地区，其木质部安全性较高，植物在周围环境的影响下木质部水力结构朝着更适应周围环境的方向发展。 贵州喀斯特地区常绿植物和落叶植物的水力结构差异较为明显(P<0.05)。落叶树种主要在夏季生长，其最大水力导度较高，而冬季依靠落叶等方式度过不利的生长环境，因此其木质部安全性较常绿树种更为脆弱。总体而言，贵州喀斯特森林优势木本植物的在水力导度与安全性之间存在权衡关系，说明在大尺度水平上随着水力导度的提高即水分运输效率的提高，植物木质部抗空穴化的能力降低。

青藏高原几种植物的光合特性研究

通过气体交换、荧光猝灭动力学以及反射光谱等技术研究了两个青稞（Hordeum vulgare L.）品种的光合特性及激发能分配。结果表明，青稞的光饱和点1000 μmol m-2 s-1左右。在0～500 μmol m-2 s-1的光强范围里，青稞叶片的光呼吸(Pr)随着光强升高而增加;光强超过500 μmol m-2 s-1以后，光呼吸变化不明显。光呼吸占总光合的比例(Pr/Pm)随光强增强下降。随着光强增强，PSⅡ有效光化学量子效率（Fv′/Fm′），PSⅡ反应中心的实际光化学量子效率（ΦPSⅡ），光化学猝灭系数（qP）不断降低而青稞叶片的非光化学猝灭(NPQ)不断升高，说明越来越多的光能以热耗散的形式耗散掉。光谱分析表明△PRI 随着青稞叶片暴露于光下的时间迅速增大。因此，我们认为光呼吸不是青稞主要的光破坏防御机制，依赖叶黄素循环的热耗散可能是田间青稞耗散过剩光能的主要途径。 通过气体交换、荧光猝灭动力学等技术研究了四种乔木在拉萨和那曲的光合特性及激发能分配。结果表明，四种乔木藏川杨（Populus szechuanica var. tibetica schneid.），银白杨（Populus alba L.），左旋柳(Salix paraplesia var. subintegra C. Wang et P. Y. Pu)，墨竹柳(Salix maizhokunggarensis N. Chao)在拉萨市的光合速率（Pn），叶片气孔导度（Gs），蒸腾速率（Tr）均显著高于那曲。藏川杨和墨竹柳的光下实际光化学效率（ΦPSⅡ）在拉萨显著高于那曲，银白杨和左旋柳的光下实际光化学效率在拉萨和那曲没有显著差异。四种乔木开放反应中心激发能捕获效率（Fv′/Fm′）和天线热耗散（1－Fv′/Fm′）在拉萨和那曲的差异不显著。测量光合时的气温（Tair）拉萨显著高于那曲，除墨竹柳外叶温（Tleaf）也显著高于那曲，墨竹柳的上述两参数在两地间无显著差异。除藏川杨外其余三种乔木在拉萨的胞间二氧化碳浓度（Ci）显著高于那曲，气孔限制值(Ls)显著低于那曲，藏川杨的上述两指标在两地间无显著差异。除墨竹柳外，其余三种乔木在两地的光合（Pn）与叶温（Tleaf）成显著正相关。对银白杨和左旋柳来说，低叶温通过降低气孔导度（Gs）从而降低胞间二氧化碳浓度（Ci）是造成那曲光合低的主要因素之一。对于墨竹柳来说，可能有其他非温度的环境条件影响其气孔导度进而造成气孔限制。此外，叶温可能主要通过非气孔限制来影响藏川杨的光合速率。因此，我们认为在西藏地区不同乔木对海拔高度的响应机制可能不同，但具体机制还需要进一步研究。