稻属Oryza rufipogon和Oryza nivara的遗传多样性和居群分化研究

普通野生稻(Oryza rufipogon Griff.)和尼瓦拉野生稻(O. nivara Sharma et Shastry)是亚洲栽培稻的最近缘野生种，是亚洲栽培稻育种和遗传改良的重要基因库。由于人类的破坏、生境片段化及亚洲栽培稻的遗传渐渗等因素，这两种野生稻处于濒危状态而急需保护。本文用微卫星标记研究中国普通野生稻居群的遗传多样性和居群分化，用核基因序列研究了全分布区的普通野生稻和尼瓦拉野生稻的遗传变异及模式，同时发现了巴布亚新几内亚普通野生稻的特殊分子变异。主要结果如下： 取自中国普通野生稻四个主要分布区的12个天然居群，共237份个体材料，利用10对微卫星引物对遗传多样性进行比较研究。结果表明这些居群的遗传多样性处于中高水平，其中每个位点的等位基因数之在2至18之间不等，平均10.6个，多态位点比率P从最低40.0%最高100%，平均为83.3%。观察杂合度在 (HO) 0.163-0.550变化，平均为0.332, 期望杂合度(HE) 在0.164- 0.648，平均 0.413，从地区来看，广西居群的遗传多样性水平是最高的，其次是广东、海南居群，江西的最低。这些结果与以前用其他分子标记得到的结果基本一致。但是本研究得到的居群间遗传分化却相对较高，分化系数RST为 0.5199，θ为 0.491，这表明一半左右的遗传变异存在于居群之间。两两居群之间的分化系数(pairwise θ)与地理距离呈正相关(r = 0.464)，这表明中国普通野生稻居群之间的遗传分化是由于地理的隔离造成的。造成目前这种遗传结构和分化模式的主要原因在于普通野生稻生境的破坏和生境的片段化。 选择6个普通野生稻居群，5个尼瓦拉野生稻居群共11个居群105个个体材料为研究对象，取样覆盖两个野生稻的主要分布区，用核基因片段Lhs1研究了这两种野生稻的序列水平的变异，探讨了它们的遗传结构和基因流方向。结果表明，普通野生稻的核苷酸多样性，无论在居群还是物种水平上，均显著高于尼瓦拉野生稻的。在居群水平上，普通野生稻的核苷酸多样性(Hd = 0.712; θsil = 0.0017)是尼瓦拉野生稻的2-3倍(Hd = 0.306; θsil = 0.0005)。AMOVA的结果表明，尼瓦拉野生稻居群之间的遗传分化(78.2%)显著高于普通野生稻居群间的分化(52.3%)。造成这种不同层次的遗传多样性和完全不同的遗传分化模式的原因在于这两种野生稻差异显著的生活史和交配系统。普通野生稻是多年生、异交的野生种，营养与有性繁殖混合，尼瓦拉野生稻为一年生的自交种，靠种子繁殖。模拟分析表明，二者之间的基因流方向是单向的，明显是从自交的尼瓦拉野生稻到异交的普通野生稻，基因流在这两个野生 稻遗传多样性模式的形成上，扮演至关重要的角色。 对于稻属A基因组物种的进化和多样性来说, 巴布亚新几内亚(PNG)是个很重要的地方。我们用两个核基因和一个叶绿体基因，对巴布亚新几内亚的普通野生稻样品进行了序列分析，结果发现来自巴布亚新几内亚北部Sepik河谷的普通野生稻样品在核基因Os0053位点和叶绿体基因序列上与其他地区的样品有很大的差异。巴布亚新几内亚北部的普通野生稻在Os0053位点上杂合的，其中一条等位基因与普通野生稻基本一致，另一条等位基因则与A基因组的另一个物种O. meridionalis基本一致，证明巴布亚新几内亚北部的普通野生稻实际上是亚洲典型普通野生稻与澳洲野生稻O. meridionalis种间进行天然渐渗杂交的后代。这个结果从分子序列上验证了前人有关巴布亚新几内亚北部的普通野生稻是比较特殊的观点。

中国岩蕨植物细胞学和比较形态解剖学研究

引言概述了岩蕨类植物自林奈以来的研究简史，承认岩蕨科是一个独立的科。 报道了国产岩蕨类植物9种两变种的染色体数目，其中深波岩蕨n=41、心岩蕨n=e80、密毛岩蕨n=82、毛盖岩蕨n=164、蜘蛛岩蕨n=164、膀胱蕨n=66和滇蕨n=74是第一次报道。岩蕨属染色体基数为4 1，有的种非整倍体缩减至39或3 8;膀胱蕨属x=3 3和滇蕨属x=74。四倍体或八倍体水平的多倍体共有13个种。 描述了原叶体的发育方式，成熟配子体的特征以及成熟孢子体的解剖结构和形态特征。讨论科以下水平的系统演化和种间亲缘关系，基本采用Wagnor(1961)的数值法，选取了11个易观察的，有变化又相对稳定的性状，在等距直线图上划出了岩蕨科的系统演化模型。 本文将岩蕨属分为岩蕨亚属和头状毛岩蕨亚属。岩蕨亚属分三个组按原始到进化排列：毛盖岩蕨组、岩蕨组和耳羽岩蕨组。毛盖岩蕨组的甘南岩蕨是本科最为原始的种，根据现有染色体数目资科和解剖学资料分析，岩蕨科植物可能起源于里白科植物祖先，演化成现代岩蕨属和膀胱蕨属两大分支。 着重描述并分析了未报道过或概念含混的问题例如:不同类型的叶轴解剖结构在个体发育上的差异，维管系统的类型;叶柄关节的解剖和不同类型以及毛状体的类型等。讨论了多倍体方式进化与种系发生问题，滇蕨、高山岩蕨、心岩蕨和蜘蛛岩蕨可能是异源多倍体，它们可能的形成途径。

Marine cage culture and the environment: twenty-first century science informing a sustainable industry

Technological innovation has made it possible to grow marine finfish in the coastal and open ocean. Along with this opportunity comes environmental risk. As a federal agency charged with stewardship of the nation’s marine resources, the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) requires tools to evaluate the benefits and risks that aquaculture poses in the marine environment, to implement policies and regulations which safeguard our marine and coastal ecosystems, and to inform production designs and operational procedures compatible with marine stewardship. There is an opportunity to apply the best available science and globally proven best management practices to regulate and guide a sustainable United States (U.S.) marine finfish farming aquaculture industry. There are strong economic incentives to develop this industry, and doing so in an environmentally responsible way is possible if stakeholders, the public and regulatory agencies have a clear understanding of the relative risks to the environment and the feasible solutions to minimize, manage or eliminate those risks. This report spans many of the environmental challenges that marine finfish aquaculture faces. We believe that it will serve as a useful tool to those interested in and responsible for the industry and safeguarding the health, productivity and resilience of our marine ecosystems. This report aims to provide a comprehensive review of some predominant environmental risks that marine fish cage culture aquaculture, as it is currently conducted, poses in the marine environment and designs and practices now in use to address these environmental risks in the U.S. and elsewhere. Today’s finfish aquaculture industry has learned, adapted and improved to lessen or eliminate impacts to the marine habitats in which it operates. What progress has been made? What has been learned? How have practices changed and what are the results in terms of water quality, benthic, and other environmental effects? To answer these questions we conducted a critical review of the large body of scientific work published since 2000 on the environmental impacts of marine finfish aquaculture around the world. Our report includes results, findings and recommendations from over 420 papers, primarily from peer-reviewed professional journals. This report provides a broad overview of the twenty-first century marine finfish aquaculture industry, with a targeted focus on potential impacts to water quality, sediment chemistry, benthic communities, marine life and sensitive habitats. Other environmental issues including fish health, genetic issues, and feed formulation were beyond the scope of this report and are being addressed in other initiatives and reports. Also absent is detailed information about complex computer simulations that are used to model discharge, assimilation and accumulation of nutrient waste from farms. These tools are instrumental for siting and managing farms, and a comparative analysis of these models is underway by NOAA.

Carbon dioxide from earthworks: A bottom-up approach

Concerns over climate change mean engineers need to understand the greenhouse gas emissions associated with infrastructure projects. Standard coefficients are increasingly used to calculate the embodied emissions of construction materials, but these are not generally appropriate to inherently variable earthworks. This paper describes a new tool that takes a bottom-up approach to calculating carbon dioxide emissions from earthworks operations. In the case of bulk earthworks this is predominantly from the fuel used by machinery moving materials already on site. Typical earthworks solutions are explored along with the impact of using manufactured materials such as lime.

向日葵（Helianthus annuus L.）种质资源的RAPD标记研究与应用

向日葵原产北美，通过人工培育，在不同生境上形成许多品种，具有丰富的遗传多态性，是一种集观赏植物、药用植物、油料作物于一体，经济价值很高的资源植物，产量高，具有较强的适应性。运用现代生物技术加强对向日葵种质资源的开发和保护，开展遗传多样性分析，加速新品种的选育，是当前向日葵研究工作的重点。随着现代生物技术的发展，从分子水平检测生物的遗传多态性已成为现实。本论文以向日葵生产中使用的基因型为实验材料，使用RAPD技术在向日葵种质资源遗传多态性分析以及向日葵杂交种种子纯度鉴定两方面进行了探讨。 采用RAPD 技术对我国21个向日葵基因型和11个国外的向葵基因型的遗传多态性进行分析。从80个10碱基随机引物中筛选出25个有效引物，在32个基因型中共扩增出188条DNA片段，其中164条带具有遗传多态性，约占总数的87.2%。使用NTSYS软件计算32个基因型间的Nei氏相似性系数，在此基础上通过非加权配对算术平均法（UPGMA）聚类，将32个向日葵基因型明显地聚成A、B两大类群。A类群包括21个国内向日葵基因型，并聚成了A1、A2二个亚类。B类群包括11个国外向日葵基因型，并划分为B1、B2两个亚类。根据聚类结果作出的遗传树谱图反映了所研究的向日葵基因型的亲缘关系。 在杂交种A15种子纯度鉴定中，从180个RAPD随机引物中扩增筛选出3个可将亲本和子代区分开的引物OPD09、OPD12和OPK12。OPD09产生亲本互补的特征带OPD09-1470bp、OPD09-870bp;OPD12产生母本特征带OPD12-1230bp，OPK12产生父本特征带OPK12-1540bp、OPK12-940bp，上述谱带均在子代中出现。以单引物（OPD09）和双引物（OPD12和OPK12）产生的这两组特征谱带作为分子标记分别对杂交油葵种子纯度进行鉴定得到了一致的结果，并与大田纯度检测结果基本符合。 实践表明，用RAPD对向日葵种质资源进行分析是可行的。

Magnitude and distribution of sea turtle bycatch in the sea scallop (Placopecten magellanicus) dredge fishery in two areas of the northwestern Atlantic Ocean, 2001–2002

In May 2001, the National Marine Fisheries Service (NMFS) opened two areas in the northwestern Atlantic Ocean that had been previously closed to the U.S. sea scallop (Placopecten magellanicus) dredge fishery. Upon reopening these areas, termed the “Hudson Canyon Controlled Access Area” and the “Virginia Beach Controlled Access Area,” NMFS observers found that marine turtles were being caught incidentally in scallop dredges. This study uses the generalized linear model and the generalized additive model fitting techniques to identify environmental factors and gear characteristics that influence bycatch rates, and to predict total bycatch in these two areas during May-December 2001 and 2002 by incorporating environmental factors into the models. Significant factors affecting sea turtle bycatch were season, time-of-day, sea surface temperature, and depth zone. In estimating total bycatch, rates were stratified according to a combination of all these factors except time-of-day which was not available in fishing logbooks. Highest bycatch rates occurred during the summer season, in temperatures greater than 19°C, and in water depths from 49 to 57 m. Total estimated bycatch of sea turtles during May–December in 2001 and 2002 in both areas combined was 169 animals (CV=55.3), of which 164 (97%) animals were caught in the Hudson Canyon area. From these findings, it may be possible to predict hot spots for sea turtle bycatch in future years in the controlled access areas.

全球变化不绿洲的演化趋势研究-以塔里木盆地北部渭干河绿洲为例

本文以全球变化对绿洲水文循环影响为主线，分析了地处干旱区的绿洲在全球变化下的演变趋势。以塔里木盆地北部渭干河绿洲为例，探讨了其水量平衡、非灌溉土壤积盐特性、隐域性盐化草甸植被NPP，以及绿洲土地利用／覆被变化对全球变化的响应。从不同时间尺度上分析了全球变化的两大驱动因子，气候变化和人类活动对绿洲演化的影响。运用系统动力学模型模拟了未来30年绿洲土地覆被变化在上述两驱动因子的作用下的动态演变过程。其主要结论如下： 1、从生态学的角度，绿洲可定义为：存在于干旱、半干旱区的依赖于水源而生存的隐域性绿色景观．地质时期，绿洲的演化由气候等自然因子起决定作用;人类历史时期，在气候等自然因素的大背景下，人类活动对绿洲演变的作用越来越大;近百年来，绿洲的演变则主要受人为活动干扰。 2、在不改变绿洲现有土地利用格局和水资源利用率的情况下，当年平均气温升高2.5℃，无论降水增加200%或不增加，绿洲的水资源量都将出现负平衡，全球变化将使绿洲面临更为严重的水资源短缺。 3、绿洲自然土壤0-5 0cm土层积盐速率对全球变化的响应程度依地下水埋深的大小而有所差异。地下水埋深较小，积盐速率随温度的升高增加较明显;地下水埋深较大时，积盐速率变化不明显。当地下水埋深>2m，地表积盐速率不再随气候变化而变化．地下水埋深h=2m为渭干河绿洲非灌溉土壤地表积盐速率对全球变化响应的临界深度。 4、根据绿洲地下水埋深与植被NPP的相关关系，推导出了估算盐化草甸植被NPP的模型： NPP=-O. 991+0. 0005Eo (h-0. 25h^2+0. 021h^3) +5. 276EXP (-0. 651h) 并分别估算了当前及全球变化下的NPP值。盐化草甸植被NPP随地下水埋深的增加呈指数下降。全球变化下，地下水埋深较大时，NPP的增加较明显;地下水埋深较小时，NPP的增加不明显。 5、灵敏度分析表明：NPP对地下水埋深h的变化比对地下水矿化度变化为更敏感。h=3. 3m为渭干河绿洲盐化草甸植被的胁迫深度。 6、系统动力学模型模拟表明，渭干河绿洲耕地面积的增减受水资源利用率和人口数量变化的制约。全球变化下，由于水文状况的改变，未来30年将导致绿洲耕地面积增幅下降4. 5-5.1%。绿洲水文状况和人口数量变化是决定土地利用格局变化的关键驱动因素。 7、绿洲灌溉土地的优化模式为，耕地：林地：改良草地=70: 23:7;种植业（耕地）内部的比例为，粮食作物：经济作物：人工草地=46: 31: 23。

土壤有机碳和氮的分布及其对气候变化的响应

碳、氮不仅是生物体必需的营养元素，也是重要的生态元素。大气中温室气体C02、N2O等浓度的增加使得碳、氮的生物地球化学循环及其温室气体的减缓排放措施研究成为全球变化研究中的热点问题。 土壤是陆地生态系统的核心，是连接大气圈、水圈、生物圈、岩石圈的纽带;它是陆生生物赖以生存的物质基础，是陆地生态系统中物质与能量交换的重要场所，其在全球碳、氮循环中起着十分重要的作用。一方面，土壤有机碳和氮的含量与分布直接关系到生态系统的生产力和生态系统的规模，同时土壤有机碳和氮的转化与迁移又直接影响到温室气体的组成与含量。而土壤本身又是生态系统中生物与环境相互作用的产物。因此，研究土壤有机碳和氮的分布、转化及其对全球变化的响应对于正确理解碳、氮的生物地球化学循环及其对全球变化的响应制定应对策略具有重要意义。 全球变化的陆地样带是从机理上理解陆地生态系统对全球变化的响应，预测全球变化对陆地生态系统的可能影响，实现预警、调节和减少全球变化不良影响，科学地规划和管理陆地生态系统的有效平台。目前，国际地圈一生物圈计划(IGBP)基于不同地区全球变化驱动因素的不同以及全球变化的潜在反馈作用强度的不同，在全球4个关键地区共启动了15条IG8P陆地样带。以水分为主要驱动力的中国东北样带(NECT：Northeast China Transect)即为IGBP的陆地样带之一。 本文以中国东北样带为平台，基于2001年对中国东北样带科学考察所采土壤样品的实测结果和气候资料分析了土壤有机碳和氮的梯度分布及其与土壤、气候等因子之间的关系;借助C02浓度升高和不同土壤湿度的模拟试验探讨了土壤有机碳和氮对气候变化的响应;根据作物残体还田的长期定位试验和盆栽试验研究了作物残体还田对土壤有机碳和氮转化的影响，讨论了农田生态系统通过作物残体还田对减缓温室气体排放的效应。主要结果和结论如下： (1).样带表层土壤有机碳平均为22.3土4.93 g．kg-1，下层土壤有机碳平均为8.9±1.20 g．kg-1。样带表层土壤活性有机碳平均为3.52±0.881 g.kg-1，占表层土壤有机碳的13.1±0.78%;下层土壤活性有机碳平均为1.14±0.250g.kg-l，占下层土壤有机碳的10.9±0.79%。样带土壤活性有机碳与土壤有机碳之间呈极显著正相关关系(相关系数r=0.993，P<0.001)。 (2).不同生态类型土壤有机碳和活性有机碳含量不同。中国东北样带东部(经度126°～131°)为温带针阔混交林山地，植被种类极其丰富，地带性土壤为暗棕壤，并且多为自然土壤，土壤有机碳和活性有机碳含量较高。但由于采样区局部地理环境、植被结构及人类干扰程度的不同，土壤有机碳和活性有机碳含量变异较大，平均为61.9±13.84 g．kg-1和10. 88±2.236g. kg-1。样带中部（经度119°～126°）为松辽平原栎林草原、农田区和大兴安岭山地草甸草原区，属半湿润向半干旱过渡的气候。该区域主要土壤类型为黑土、黑钙土、盐化或碱化草甸土及风沙土，土壤沙化、碱化严重，土壤有机碳和活性有机碳含量明显降低，平均为10.5±1.97 g．kg-l和1. 35±0.327 g．kg-1。样带中西部（经度113°～119°）为内蒙古高原草甸草原和典型草原区域，具有典型的半干旱气候特征。该区地带性土壤为栗钙土，局部丘陵区分布黑钙土，土壤有机碳和活性有机碳含量为14.6±1.65 g．kg-1和2.07±0.342g.kg-1。样带西部（经度111°～113°）为内蒙古高原荒漠草原区域，地带性土壤为棕钙土，土壤较为贫瘠，其有机碳和活性有机碳含量最低，平均为7.99±1.51 g．kg-1和0.51±0.216 g．kg-1。从总的趋势看，样带表层土壤有机碳和活性有机碳的梯度分布趋势一致，都呈现出随经度降低而下降的趋势，局部因土壤退化而出现波动。 (3).样带土壤有机碳和活性有机碳与土壤全量氮、磷、硫、锌及有效氮、磷、钾、锰、锌等均呈显著或极显著相关关系，与土壤PH、容重、持水量及孔隙度也呈显著或极显著相关关系。土壤表层有机碳和活性有机碳与降水量之间具有正的相关关系，其相关系数为r=0.677（P<0.001）和r=0.712（P<0.001）。但下层土壤有机碳和活性有机碳与降水量之间没有显著的相关关系。 (4).样带下层土壤有机碳和活性有机碳与经度之间仍具有显著的相关关系（r=0.454，P=0.026; r=0.473，P=0.020）。样带下层土壤有机碳和活性有机碳的变异小于表层。不同的生态系统，下层土壤有机碳和活性有机碳与表层土壤有机碳和活性有机碳的比率不同。总的来看，土壤活性有机碳含量随深度的增加而下降的幅度大于土壤有机碳。 (5).短期培养条件下，CO2浓度升高及干旱胁迫下，土壤有机碳的变化不大，其变异系数为1.28%;相比较之下，土壤活性有机碳对气候变化比较敏感，其变异系数为29.67%。不同土壤湿度，土壤活性有机碳含量发生变异的幅度因CO2浓度升高而降低。 (6).样带土壤全氮和有效氮与经度呈极显著正相关，其相关系数分别是r=0.695 (P<0.001)和0.636(P<0.001)。土壤表层全氮和有效氮的梯度分布与土壤有机碳的分布基本一致：沿经度呈现东高西低的趋势，局部由于土壤退化而出现低谷。样带除东部山区外，其它各部分土壤有效氮都很低，成为其植被生长的限制因子之一。样带下层土壤全氮和有效氮的含量低于表层，但样带不同部位下层土壤全氮和有效氮下降的幅度不同。总的来看，土壤全氮的剖面分布和土壤有机碳相似，而土壤有效氮则有所不同。 (7).土壤全氮和有效氮是土壤生化环境中两个重要的因子。样带土壤全氮和有效氮和土壤有机碳、全磷、全硫、全锌、土壤活性碳、有效磷、有效钾、有效锰、有效锌、土壤容重、田间持水量土壤总孔度等因子均呈显著或极显著的相关关系。 (8).样带表层土壤全氮和有效氮与降雨量之间呈极显著的正相关关系，相关系数分别是0.682(P<0.001)和0.688(P<0.001)。而下层土壤全氮和有效氮与降雨量之间的没有显著的相关关系（r=0.241，P=0.256; r=0.366，P=0.079）。土壤有效氮占全氮的比例与年均温呈显著正相关关系（相关系数r=0.390，p=0.044）。 (9).短期培养试验中，CO2浓度加倍和不同土壤湿度对土壤全氮和有效氮的影响没有达到显著水平。整个试验中土壤全氮和有效氮的变异较小（变异系数分别是5.55%和3.84%），但仍能反映一定的变化趋势。 (10)．玉米残体还田能够增加土壤氮素含量，减轻因其作为燃烧材料而造成的氮素损失和对大气的污染;玉米残体施入土壤，增加了土壤微生物氮含量，提高土壤氮活性，有利于土壤氮素养分的协调供应;玉米残体还田能够促进氮素从营养器官向籽粒中转移，提高氮素养分的利用效率。同时，玉米残体还田可以降低土壤NO3--N的累 积，减少肥料氮的损失4.7～5.6%。 (ll)．根据国内外文献和我们连续10年作物残体还田的肥料长期定位试验及盆栽试验结果，从减缓CO2排放、增加土壤碳固存、提高土壤生产力入手，分析了农业生态系统作物残体还田的必要性与可行性，讨论了农田作物残体还田，增加土壤碳固存对于减缓CO2排放、提高土壤生产力的作用与意义。提倡作物残体因地制宜地归还土壤，但作物残体还田后土壤固存与减缓温室气体排放的潜力还需要进一步进行研究。