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关键词： 大树杜鹃   极小种群野生植物   遗传多样性   种群结构   种子生理   保护策略  

摘要： 大树杜鹃(Rhododendron protistum var. giganteum (Forrest) D. F. Chamberlain)为杜鹃花科(Ericaceae)杜鹃属常绿杜鹃亚属最高大的多年生乔木,分布于高黎贡山国家自然保护区腾冲县大塘站的原始森林,共有2个野生居群,植株数量不足2000株。由于大树杜鹃种群分布地的局限性和资源的稀少性,该物种已经被国家林业局列入首批极小种群野生植物保护名录,并被《中国植物红皮书》收录为Ⅱ级保护植物,但是目前关于该物种的保护生物学研究几乎处于空白状态。鉴于此,本文在对极小种群野生植物大树杜鹃资源与分布调查的基础上,通过野外调查与室内实验,对该濒危物种的生存现状、种群结构与动态、种子生理生态、种子贮藏特性、保护遗传学(AFLP和SSR)等方面进行了综合研究,分析了大树杜鹃的生存现状,并探究其濒危原因与濒危机制,在此基础上提出了适合该物种的种群保护对策与方案。主要研究结果和结论如下：1.种群结构特征与动态 通过野外调查,以种群径级结构代替年龄结构的方法研究了大树杜鹃种群的径级结构、静态生命表与种群存活曲线,并采用时间序列预测模型分析了大树杜鹃的种群动态。结果表明,大树杜鹃种群分布生境特殊且局限分布,种群数量少；现存种群幼年个体数量相对较少,中年和成年个体数量丰富,种群存活曲线趋于Deevey-Ⅲ型,总体处于衰退趋势。种群时问序列预测分析表明,大树杜鹃种群植株数量在未来2年和5年总体上呈现小幅度的增加趋势,表明其具有一定的恢复潜能。因此,建议加强大树杜鹃自然种群生境的保护与管理,维持自然种群的稳定。2.种子生理生态 通过室内试验,研究了大树杜鹃种子贮藏特性,以及不同光照、温度、外源激素以及立地条件等对大树杜鹃种子萌发的影响。结果表明,大树杜鹃种子没有休眠,温度对种子萌发率影响显著,适宜的萌发温度是15-20℃,高温(35℃)抑制种子的萌发；在黑暗条件下,种子的萌发率低于5%,表明黑暗显著抑制种子的萌发,即大树杜鹃种子萌发对光照敏感,为需光性种子；GA3浸种不仅能提高种子的萌发率,并能缩短种子萌发的时间,促进种子萌发；种子贮藏特性研究表明,大树杜鹃种子为正常性种子(orthodox seed),除贮藏时间和贮藏温度的交互作用对种子萌发率影响不显著,贮藏时间、贮藏温度及二者的交互作用对种子的初始萌发时间、平均萌发时间、50%种子萌发时间(T50)和萌发率均有显著的影响；土壤基质对种子的出苗率影响不显著,但原生境的土壤有利于幼苗生长。当种子直接播种于土壤表面,种子出苗率可以达到72.67%,可随着凋落物厚度的增加,出苗率显著下降,表明立地条件影响大树杜鹃从种子萌发向幼苗阶段的转化。 3.基于AFLP的遗传多样性与遗传结构研究 利用12对AFLP引物对大树杜鹃2个居群56个个体进行了遗传多样性与遗传结构研究。结果表明,12对AFLP引物共检测出447条带,其中298条为多态性条带,大树杜鹃在物种水平上具有较高的遗传多样性(PPB=66.67%、He=0.240和I=0.358),2个居群间遗传分化低,根据GST推导出基因流Nm为4.065,表明大树杜鹃现存居群具有较高的基因流,推测可能与该物种的生活史特征、花粉散布有关。AMOVA分析的结果显示,遗传变异大多数存在于居群内,占总遗传变异的78.00%,而2个居群间的遗传变异仅占22.00%。STUCTURE分析和PCoA分析将2个居群的56个体明显的分为2组,即2个不同的遗传分支。研究结果支持狭域分布的小种群亦能维持较高的遗传多样性的假说。 4.基于SSR的保护遗传学研究 利用14个SSR微卫星位点对大树杜鹃2个居群共60个个体的遗传多样性、遗传结构和居群历史动态进行了研究,结果表明,14个位点共检测到81个等位基因(Na),平均每个位点有5.786个等位基因。大树杜鹃在物种水平上具有较高遗传多样性(Ve=2.863、AR=5.726、Ho=0.510、He=0.602、I=1.174和PPB=100%),这与AFLP的研究结论一致；STUCTURE分析和PCoA分析将2个居群的60个体明显的分为2组,表明为2个不同的遗传分支；通过软件POPGENE v.1.32、Migrate-n v3.6.4、GeneClass v2.0和BayesAss v3.0分析发现,大树杜鹃具有较高的历史基因流和较低的近代基因流；瓶颈效应分析表明2个居群在TPM模型假设下经历了瓶颈效应,2个居群的有效居群大小都低于30,表明其不能维持足够的等位基因丰富度,处于极危状态。建议加强就地保护,维持2个残存居群生境的连续性,促进基因交流,并把近地保护和迁地保护作为就地保护的重要补充,扩大其有效居、群大小。 5.濒危机制与保护策略

关键词： 废弃采石场   生态恢复   戟叶酸模   坡柳   生态生物学特性  

摘要： 认识废弃采石场优势植物的生物学和生态学特征是采石场生态恢复的关键。本文研究了滇中废弃采石场生态恢复中优势植物戟叶酸模和坡柳的土壤种子库,种子成熟度、温度、光照对种子萌发的影响,扦插繁殖和对生境的改造作用等。初步探索石灰岩采石迹地恢复的限制因子,并从生态学角度和生物学角度提出了采石场生态恢复技术建议。 研究得到以下结果： 1、土壤种子库是滇中废弃采石场生态恢复的限制因子,对其进行生态恢复的关键是在雨季来临前人为引入土壤种子库。 2、戟叶酸模的去假种皮成熟种子在20～～～25℃需光条件下萌发率最佳。引种到滇中废弃采石场需注意：12月中旬采种,在室内常温储存,次年雨季来临前播种,种子覆土不超过1cm,覆盖无纺布以保证透气性和保水性。 3、坡柳的去假种皮成熟种子在60℃20min短时高温热冲击处理后萌发效果最佳。引种到滇中废弃采石场需注意：12月下旬采种,在室内常温储存,次年雨季来临前点播,播种前需去假种皮和60℃20min热冲击处理,覆盖无纺布以保证透气性和保水性。 4、戟叶酸模灌丛对废弃采石场的土壤温度、土壤水分、总氮、总磷有显著的改善作用,这为其他物种进入采石场恶劣的生境提供条件。

关键词： 传粉   植食   退化雄蕊   雄蕊运动   梅花草属  

摘要： 梅花草属(Parnassia L.)植物的雄蕊级联运动和多样的退化雄蕊使其成为传粉生物学极佳的研究材料。我们主要以云南丽江玉龙雪山分布的鸡肫草(Parnassia wightiana)、突隔梅花草(***)、青铜钱(***)、凹瓣梅花草(***)和云南梅花草(***)为研究对象,对它们的花部结构、开花物候、访花昆虫、退化雄蕊变异等进行观察和实验。研究过程中,我们发现昆虫(甲虫)的植食能影响鸡肫草的开花物候。对此问题,设计了实验予以探究。本研究拟在掌握该属植物的基本花形态及繁殖特性,探索雄蕊级联运动(stamen cascade movement)的生物学意义,探究退化雄蕊复杂多样的功能,深入了解甲虫啃食对植物开花物候的影响并揭示此过程中复杂的植物-昆虫关系。本研究结论:1)梅花草属植物的退化雄蕊及退化雄蕊顶端蜜腺状圆点有吸引传粉昆虫的功能;传粉昆虫在花上都是围绕着退化雄蕊转圈,有利于传粉昆虫接触到柱头或花粉;梅花草属植物的退化雄蕊能分泌花蜜作为传粉昆虫的报酬;在遇到植食者侵害时,退化雄蕊还可能保护可育雄蕊和子房。2)梅花草属植物的雄蕊有逐一运动、依次散粉的现象,鸡肫草、突隔梅花草和凹瓣梅花草生长速率几乎一致,约1-2天长出一个雄蕊,青铜钱则更为缓慢,一般两天以上长出一个雄蕊。将未散粉的雄蕊去除,会延长散粉雄蕊在花朵中心的散粉时间。雄蕊级联运动能有效增加植物的雄性适合度。3)退化雄蕊对甲虫的啃食伤害能起到一定的缓冲作用,当甲虫过多,对鸡肫草结实率与结籽率造成影响时,鸡肫草选择提前开花来减少伤害。实验结果证明植食对植物开花物候了影响,为花部特征由多种因子选择提供了新的证据。未来对花部特征的研究将强调传粉者、植食者以及环境因子的综合影响。

关键词： 菌株TG116   分离   鉴定   生物学特性   生防机理  

摘要： 植物真菌病害导致的农作物减产和采后损失一直以来都是阻碍农业生产的关键问题之一,生物防治植物真菌病害因为在应用中具有对环境安全、无污染、特异性强、不产生抗药性等优点而受到越来越多的关注。内生菌可以被用来防治植物真菌病害,并且部分菌株已经被研发成生物农药用于农业生产当中。独角莲具有广泛的药理作用和丰富的化学成分,并且在生长过程中不易感染病虫害,联系植物内生菌的广泛生物学功能推测,与独角莲长期协同进化的内生菌也可能具有一定的独特性和研究价值,已有研究也表明药用植物中含有丰富的生物防治资源菌,但关于独角莲内生菌的研究还未见报道。为了给生物防治植物真菌病害提供新的菌种资源,本研究对独角莲中的内生菌进行了分离,并筛选得到了一株广谱植物病原真菌拮抗菌TG116,测定了菌株TG116对植物病原真菌的抑菌谱和抑菌特性,通过盆栽防病试验对其生防潜能进行了进一步的验证和探索,利用形态学、生理生化及分子生物学方法对其进行了鉴定,并对其生物学特性和有关生物防治植物病害的机理进行了研究,结果如下:(1)菌株TG116能够拮抗供试的7种不同植物病原真菌,抗菌谱较广,并且可以使植物病原真菌菌丝原生质外渗,菌丝中空、形态扭曲、变形等,菌株TG116浸种和灌根的处理在盆栽防病试验中也有较好防治效果,随着TG116菌液处理后接种植物病原真菌间隔时间的延长,防病效果也有所提高,TG116胞外代谢产物和菌体都有一定的防病效果。(2)菌株TG116的形态学及生理生化特征和地衣芽孢杆菌相吻合,16S rRNA序列的分析比对结果显示其与地衣芽孢杆菌的同源性高达99%,因而将菌株TG116鉴定为地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)。(3)菌株TG116培养8-16 h生长处于对数期,16 h后进入稳定期,48 h后进入衰退期;最适接种量为1%;在20-60℃的温度范围内都能够生长,45℃为最适生长温度;在pH 3.0-9.0的范围内都能够生长,最适生长pH为7.0;在1%的NaCl渗透压条件下生长最好;对供试碳源、氮源利用率最高的分别为纤维二糖和酵母粉;菌株TG116对环境的适应能力较强。(4)在一定时间段内经菌株TG116诱导的处理黄瓜叶片中PAL、POD、PPO活性都显著高于未经其诱导的处理,与植物病原真菌共同接种时以上酶活性升高的幅度比单独接种菌株TG116的大,说明同时接种病原菌有利于菌株TG116诱导抗性的表达;单独接种菌株TG116后,黄瓜叶片中SOD活性也有所上升,但上升幅度并不明显,MDA含量变化不大且略低于对照水平;菌株TG116能够分泌蛋白酶和纤维素酶。推测菌株TG116的生物防治机理包括了诱导植物PAL、POD、PPO等相关防御酶的活性升高,降低活性氧类物质的含量,减轻膜脂质过氧化损伤,分泌病原真菌胞壁降解酶等多个方面的协同综合作用。

关键词： 复苏植物   旋蒴苣苔   生物学研究  

摘要： 据2015年5月14日《中国科学报》报道,中科院上海植物逆境生物学研究中心朱健康、首都师范大学教授何奕騉与美国密苏里大学研究人员合作,揭示了复苏植物旋蒴苣苔的耐旱机理,将有助于以提高植物耐旱及应激能力为目标的基因改良工作。相关论文在线发表于美国《国家科学院学报》。研究人员通过测序,获得了重要复苏植物旋蒴苣苔1.69Gb的基因组草图。基因组分析发现该植物进化过程中有

关键词： 耐盐植物   土壤理化性质   土壤营养成分   土壤酶活性   土壤微生物数量  

摘要： 土壤盐渍化已经成为世界性的资源问题和环境问题。全世界拥有超过25%的盐渍土,我国有80%左右的盐渍土尚未得到开发,因此,合理开发利用这一土地资源有着巨大的潜力和经济价值,系统揭示植物的耐盐机制及盐渍土的生物学修复过程对促进盐渍化土壤的可持续利用具有重要意义。本文以河北秦皇岛盐渍化土壤区为研究区域,以种植5年的10种典型耐盐植物(柽柳、西伯利亚白刺、沙枣、刺槐、榆树、盐地碱蓬、盐角草、獐茅、盐蒿、芨芨草)为研究对象分析了耐盐植物对盐渍化土壤理化性质、营养成分、微生物数量和酶活性均的影响,得到的主要结果如下:1.土壤理化性质的变化。种植耐盐植物5年后,土壤机械组成得到改善、土壤水分含量增加;土壤容重、p H值以及含盐量显著降低。与对照组(裸地)相比,降低盐渍化土壤容重能力最强的耐盐植物为盐蒿;降低盐渍化土壤p H值和含盐量能力最强的耐盐植物为柽柳;改善盐渍化土壤机械组成能力最强的耐盐植物为盐蒿、盐地碱蓬和榆树;而提高盐渍化土壤湿度能力最强的耐盐植物为盐蒿。2.土壤养分含量的变化。种植耐盐植物5年后,盐渍化土壤中的有机质、全氮含量、有效磷和速效钾含量均有所提高。与对照组试验(裸地)相比,提高盐渍化土壤有机质含量能力最强的耐盐植物为西伯利亚白刺;提高盐渍化土壤全氮含量、有效磷含量和速效钾含量能力最强的耐盐植物均为刺槐。3.土壤酶活性的变化。种植耐盐植物5年后,盐渍化土壤纤维素酶、脲酶和脱氢酶活性增强。与对照组试验(裸地)相比,提高盐渍化土壤纤维素酶活性能力最强的耐盐植物为草本植物盐地碱蓬;提高盐渍化土壤脲酶活性能力最强的耐盐植物为草本植物獐茅;提高盐渍化土壤脱氢酶活性能力最强的耐盐植物为草本植物盐角草。4.土壤微生物数量的变化。种植耐盐植物5年后,盐渍化土壤细菌、真菌、放线菌的数量都明显增加。与对照组试验(裸地)相比,提高盐渍化土壤细菌数量能力最强的耐盐植物为草本植物盐蒿;提高盐渍化土壤真菌数量能力最强的耐盐植物为木本植物柽柳;提高盐渍化土壤放线菌数量能力最强的耐盐植物也为木本植物柽柳。

关键词： 应用型本科   植物生物学   教学改革  

摘要： 植物生物学实验是应用型本科专业基础课的重要的实践教学环节。本文探讨了应用型本科生物实验教学中存在的问题,提出一些应用型植物生物学实验教学的改革对策,旨在为应用型本科植物生物学实验教学改革提供参考。

关键词： 报春苣苔属   传粉生物学   繁育系统   开花物候  

摘要： 苦苣苔科报春苣苔属植物对环境因素(如：光照、温度、湿度等)的要求非常高,生境独特,随着自然环境的变化,以及人类有意或无意的对环境的破坏,导致本属植物生境条件丧失,很多种类目前只发现一个或几个分布点,如果环境遭到严重破坏,物种可能面临野外灭绝的危险。本文从开花物候、花粉柱头的生物学活性、访花昆虫种类和访花行为、花粉/胚珠比率、OCI指数、套袋实验的结实率等方面对药用报春苣苔(Primulina medica)、牛耳朵(P. eburnea)、漓江报春苣苔(P. lijiangensis)、心叶报春苣苔(P. cordata)这四种报春苣苔属植物的繁育系统和传粉生物学特性进行研究,旨在了解其开花特性、传粉系统以及繁育特征,为该物种就地保护和迁地保护提供相应的理论基础;比较药用报春苣苔、漓江报春苣苔、心叶报春苣苔与广布种牛耳朵的传粉生物学差异,为这三种植物狭域分布原因提供传粉生物学方面的的实验证据。药用报春苣苔单花周期为4-5天,每植株花序数5-20,每花序7-60朵花,花冠白色带粉色,平均长约24毫米,花粉/胚珠比率(P/O)为282.58±5.02,OCI指数为4,套袋实验结果表明其自交亲和,自然情况下自花授粉几率极低,需要传粉者,有效传粉者为花条蜂(Anthophora florea)和黄纹无刺蜂(Trigona ventralis),其中花条蜂为主要传粉者,报酬主要为花粉,未发现花蜜。牛耳朵单花周期为6-8天,每植株花序数1-10,每花序1-17朵花,花冠淡紫色,平均长约49毫米,花粉/胚珠比率(P/O)为537±18.04,OCI指数为5,套袋实验结果表明其自交亲和,自然情况下自花授粉几率极低,需要传粉者,有效传粉者为花条蜂和熊蜂(Bombus sp),报酬为花粉和花蜜,晴天平均产蜜量为2.25±0.47 μL,含糖量51.91±1.49%,雨天平均产蜜量为4.66±0.91μL,含糖量34.82±1.10%。漓江报春苣苔单花周期为3-5天,每植株花序数3-12,每花序8-56朵花,花冠红色,平均长约26毫米,花粉/胚珠比率(P/O)为290.85±5.34,OCI指数为4,套袋实验结果表明其自交亲和,自然情况下自花授粉几率极低,需要传粉者,有效传粉者为黄纹无刺蜂,报酬主要为花粉,未发现花蜜。心叶报春苣苔单花周期为6-8天,每植株花序数1-6,每花序1-3朵花,花冠淡紫色,花冠平均长约55毫米,花粉/胚珠比率(P/O)为331.76±13.08,OCI指数为5,实验结果表明其自交亲和,自然情况下自花授粉几率极低,需要传粉者,有效传粉者为黄纹无刺蜂,报酬为花粉和花蜜,晴天平均产蜜量为1.03±0.21μL,含糖量23.75±0.94%。四种植物不同的花部特征都是为了吸引更多的昆虫访花,完成传粉过程,进而产生较高的结实率,而在长期的自然选择下,植物与传粉昆虫发生了协同进化,例如：花粉粒外壁为网状饰纹,网眼数目多大小不一,且侧面有三条萌发沟,使之更容易附着在传粉昆虫背部,而传粉昆虫背部具有明显的毛,能够携带更多的花粉。传粉者的传粉行为与传粉者体型和花大小有关：当传粉者和花大小契合度较高时,传粉者降落在花瓣下唇裂片上,爬行进入花筒的时候背部碰到的是下弯的柱头,接着从两花丝之间穿过寻找花蜜,此时花药被外力影响而开裂,花粉降落到传粉者的背部,当传粉者访问下朵花时,背部碰到柱头完成传粉过程;当传粉者体型较花小时,传粉者进入花筒的过程中可能不会碰到柱头,导致传粉失败,此时植物产生相应的适应机制,柱头下弯幅度加大,使小的传粉者背部碰触到柱头的可能性加大,当传粉者采集花粉作为报酬时会从下方抱着花药转动,花药开裂花粉下落到传粉者胸腹部以及腿部,柱头在距离花药不远处,由于传粉者的移动,可使之完成自花传粉,当访问下一朵花时完成异花传粉。降水对这四种植物传粉影响最大,降水降低了昆虫的活动,同时水分稀释了花蜜,降低了对昆虫的吸引,浸泡在水中的花粉会失活,如果长时间的降水,花冠容易腐烂,会使花期提前结束,造成较低的结实率。传粉过程同样受到生物因素的影响,盗蜜者取食花蜜,会降低花朵对传粉者的吸引,花冠采食者破坏花冠,使传粉者丧失降落点,减少传粉者访花。比较四种植物传粉生物学研究,并未发现明显的证据说明药用报春苣苔、漓江报春苣苔、心叶报春苣苔狭域性分布的原因。

关键词： 植物乳杆菌   指示菌   抑菌性   生物学特性  

摘要： 植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)是乳酸杆菌中的一种,常存在于发酵的蔬菜和果汁中。植物乳杆菌作为人体肠道的益生菌群,具有维持肠道菌群平衡、提高机体免疫力和促进营养物质吸收等多种作用。研究从市售腌渍蔬菜中分离筛选获得一株植物乳杆菌,以9种菌作为指示菌,采用牛津杯琼脂扩散法检测筛选菌株的抑菌谱大小。结果表明,该菌株能较强的抑制大肠杆菌、柠檬色葡萄球菌、藤黄微球菌和枯草芽孢杆菌等指示菌。此外,研究了菌株对温度的稳定性,p H值的耐受性及其酶的敏感性等生物学特性,结果显示该株植物乳杆菌菌株具有良好的热稳定性,酸碱稳定性,并且对3种蛋白酶具有很好的敏感性。这为今后深入研究与开发植物乳杆菌奠定了基础。

关键词： 植物生物学   光信号转导   分子机制   Arabidopsis   上海交通大学   Plant   COP1   课题组  

摘要： 近日，植物生物学权威期刊《The Plant Ceil》在线发表了上海交通大学杨洪全课题组在植物光信号转导分子机制研究方面的新进展“COP1 and phyB Physically Interact with PILl to Regulate Its Stability and Photomorphogenic Development in Arabidopsis”。