海南岛蕨类植物的分类、区系地理与保育

摘要 "基于形态－地理学方法，通过野外调查，结合大量标本研究，在前人研究的基础上，对海南蕨类植物的分类进行了进一步修订;主要根据蕨类植物的现代地理分布，结合古生物学等有关资料，初步探讨了海南蕨类植物的区系性质与起源;根据IUCN2001年红色名录的等级和标准，对海南濒危蕨类植物的现状进行了初步评估，讨论了海南蕨类植物的受威胁原因，提出了有关保护的对策。主要结果如下： 1. 海南现有蕨类植物56科140属439个种及种下分类群（包括421种、15变种、2亚种和1变型），其中包括1个中国分布新记录和27个海南分布新记录，1新种――海南符藤蕨Teratophyllum hainanense;另有11个名称首次被处理为异名;澄清了海南假瘤蕨Phymatopteris hainanensis和圆顶假瘤蕨P. obtusa的模式问题，为滇桂三相蕨Ataxipteris dianguiensis、海南假瘤蕨P. hainanensis和浅杯鳞盖蕨Microlepia ampla指定了后选模式。 2. 海南蕨类区系具有以下特点：i. 以水龙骨科Polypodiaceae、金星蕨科Thelypteridaceae、铁角蕨科Aspleniaceae、叉蕨科Tectariaceae和观音座莲科Angiopteridaceae为表征科;ii. 明显的热带性质，科的97.5％、属的92.5％、种的83.6％为热带分布成分;iii. 很高的物种多样性与物种密度，但属内种系贫乏;iv. 与中南半岛的联系最为紧密，海南140个蕨类属中有136个与中南半岛共有，两地属的相似性系数达到87.2%;v. 海南蕨类区系就地起源于华夏古陆，起源时间可以追溯至早石炭世以前。 3. 海南439种蕨类（包括421种、15变种、2亚种和1变型）中，183种为常见蕨类，113种属于资料缺乏的种类（DD），47种属于近危（NT），53种属于易危（VU），37种属于濒危（EN），6种属于极危（CR）。海南的受威胁蕨类植物有96种，海南的绝大部分受威胁蕨类植物都生于保护区以内或得到有效保护的林区之内，已初步得到保护。导致海南96种蕨类受威胁的因素，除了植物本身的生物生态学特性和地理分布上的限制外，主要是人类活动的影响，特别是海南森林在上个世纪被大规模砍伐。为了保护这些受威胁植物，应加强保护区和林区的管理，实施就地保护，积极开展迁地保护和人工繁殖。 "

小麦幼苗阶段体内同化产物的运输和分配

用14C示踪法研究了冬小麦（Triticum aestivum L.）在整个冬前分蘖期内各个叶龄期主茎各叶位叶片同化产物的运输方向和供应范围，同时测定了主茎各叶位叶片净同化量对主茎叶片总同化量的贡献及其同化产物的运转率，对于各个分蘖出现后不同叶龄期接受主茎输出同化产物的量进行了定量的估计。得到以下主要结果： 1、整个冬前分蘖期，主茎一般维持有4-5片叶行使光合功能。其中顶部两片叶对植株同化产物的贡献最大。这两片叶的净同化量占主茎叶片总同化量的60%以上。主茎各叶位叶片在24小时内对标记同化产物的运转率在60%-85%之间。随着叶位下降，由于叶片衰老，不仅净同化量下降，而且叶片的同化物运转率也下降。整个分蘖期内，主茎叶片同化物的总运转率逐渐提高。 2、主茎叶片输出的同化物除主要供应主茎本身的顶端生长部位外，有相当大的一部分（约50%）供应给各分蘖，而不输入已经展开的主茎叶片。主茎顶部的两片主要功能叶主要供应主茎本身的顶端生长部位，0叶对主茎本身顶端生长部位的供应量始终保持在50%以上。随着叶位下降，对主茎本身的供应减少，而对分蘖的供应大大增加。 3、在向各分蘖的供应中，主茎顶部的三片主要功能叶集中供应正在出现（即正在长-1叶）的主茎一级分蘖和只有一片展开叶的主茎一级分蘖，对其它一级分蘖的供应，随蘖位降低，供应减少。其它主茎叶片都是主要供应本叶腋所包的上一节位的主茎一级分蘖，其次是本节位和上二节位的一级分蘖。每一主茎叶片的供应范围可分别达上、下两个节间距离。 4、各一级分蘖从主茎接受同化产物的量具有相同的变化规律。既分蘖在伸出叶鞘前和伸出后的早期（具有两片展开叶前）生长，从主茎接受相当大的部分同化物（约占主茎叶片总输出量的10-20%）;当分蘖具有两片展开叶时，从主茎接受同化物的量明显减少（占主茎叶片总输出量的10%）;当分蘖具有三片展开叶时，从主茎接受同化物已很少（5%以下）。作者认为，可以把具有两片展开叶的分蘖视为开始营养独立的分蘖。 5、主茎运向二级分蘖的同化物很少（5%以下）。主茎基部的一至两片叶对根系供应较多。但与地上部相比，主茎运往根系的同化物也比较少（10%以下）。 6、一级分蘖叶片的同化产物主要供应一级分蘖本身的生长部位和它所带的二级分蘖;一级分蘖叶片对二级分蘖的供应方式与主茎对一级分蘖的供应方式相同。一级分蘖的同化产物运向主茎和其它蘖群及分蘖很少。

水稻富含甘氨酸蛋白在细胞中的定位及其基因调控元件的转基因分析

水稻Angrp-1基因编码富含甘氨酸蛋白质。氨基酸序列分析表明该蛋白在氨基端可能存在一个信号肽序列，其后为富含甘氨酸序列。亲水性指数显示AnGRP-1蛋白包含两个区域。第一个区域由氨基端的1到27氨基酸残基组成。为强疏水性区。该肽段的氨基端为带正电荷号肽特征。与水稻Osgrp-1和菜豆grp1.8基因编码的信号肽进行同源性比较，发现这三种信号肽具有alafLvLLNIg同源序列。AnGRP-1蛋白的第二区域由第28到183氨基酸残基组成。该区域富含甘氨酸，具轻度亲水性，并且含有15个Gly-Tyr-Gly基序，这些基序中的酷西安酸残基之间相互作用，有可能形成分子间或分子内的连接。 利用水稻原生质体瞬间表达系统，比较Angrp-1基因启动子283bp和－1020bp片段，以及Ubiquitin启动子、Actin启动子和35S启动子的活性。结果表明，在水稻原生质体瞬间表达中，Angrp-1基因的两个启动子片段活性较低，接近本底。三个对照的组成型启动子中，以Ubiquitin启动子的活性最强，Actin启动子次之， 35S启动子最弱。根据以上结果推测水稻Angrp-1基因的表达可能具有组织或发育特异异表达和特性。 为研究Angrp-1基因的稳定表达与调控特性，将Angrp-1基因的启动子缺失片段1020bp、941bp、568bp和182bp分别与GUS基因融合，得到pGRP6-121、pGRP7-121、pGRP8-121和pGRP9-121等4个克隆，进行烟草转化，获得转基因植株。GUS活性测定表明在－1020到－568之间，随缺失增多，启动子活性下降。当缺失至－182时，182bp的启动子片段活性高于568bp片段。因此，Angrp-1基因5'端－1020到－568之间存在正调控序列，在－568至－182之间存在负调控序列。对pGRP6-121的烟草转基因植株进行GUS组织染色和活性测发现，GUS基因在维管组织优先表达。在根、茎、叶三种器官中，叶和茎的表达量最高。营养生长期的表达量高于生殖生长期。用2283bp和1020bp的启动子片段分别与GUS基因融合，转化水稻，转化体的GUS组织学染色表明Gus基因具有维管束优先表达特性。因此，Angrp-1基因的表达具有较明显的组织、器官和发育特异性。 水稻AnGRP-1蛋白的免疫组织定位分析表明，Angrp-1基因产物主要定位于水稻的维管组织。利用免疫金方法对AnGRP-1蛋白进行超微结构定位，发现金颗粒主要分布于水稻细胞的细胞壁中。因此，可基本确定AnGRP-1蛋白为细胞壁蛋白。在细胞内的内质网和高尔基体上面或附近也有金颗粒的分布，表明至少有部分AnGRP-1蛋白经过内质网－高尔基体－质膜途径，最终达到细胞壁。 为研究Angrp-1基因编码的信号肽功能，将其信号肽与GUS的氨基端融合，分别置于35S启动子和Angrp-1基因1020bp启动子片段控制之下，得到克隆p35s-SP-GUS-121和pGRP6-SP-GUS-121，分别以pBI121和pGRP6-121作对照，进行烟草基因转化。转化体的GUS活性分析表明，在35S启动子控制下，加与不加信号肽对GUS活性影响不大。但是，在Angrp-1基因的1020bp启动子片段作用下，信号肽与GUS融合后的转化体中其本不表现GUS活性。利用免疫金方法进行的超微结构定位表明，在p35S-SP-GUS-121和pGRP6-SP-GUS-121转化的烟草植株中，均可在细胞壁中检测室GUS产物的存在，因此AnGRP-1的信号肽能引导GUS从细胞质分泌细胞壁中。 以Angrp-1基因5'端的－568到＋1作探针，发现Angrp-1基因以在水稻窄叶青和京系17两个亲本中存在多态性，并进一步将Angrp-1基因定位于水稻第10号染色体上。