Chloroplast genome (cpDNA) of Cycas taitungensis and 56 cp protein-coding genes of Gnetum parvifolium: insights into cpDNA evolution and phylogeny of extant seed plants

Phylogenetic relationships among the 5 groups of extant seed plants are presently unsettled. To reexamine this long-standing debate, we determine the complete chloroplast genome (cpDNA) of Cycas taitungensis and 56 protein-coding genes encoded in the cpDNA of Gnetum parvifolium. The cpDNA of Cycas is a circular molecule of 163,403 bp with 2 typical large inverted repeats (IRs) of 25,074 bp each. We inferred phylogenetic relationships among major seed plant lineages using concatenated 56 protein-coding genes in 37 land plants. Phylogenies, generated by the use of 3 independent methods, provide concordant and robust support for the monophylies of extant seed plants, gymnosperms, and angiosperms. Within the modern gymnosperms are 2 highly supported sister clades: Cycas-Ginkgo and Gnetum-Pinus. This result agrees with both the "gnetifer" and "gnepines" hypotheses. The sister relationships in Cycas-Ginkgo and Gnetum-Pinus clades are further reinforced by cpDNA structural evidence. Branch lengths of Cycas-Ginkgo and Gnetum were consistently the shortest and the longest, respectively, in all separate analyses. However, the Gnetum relative rate test revealed this tendency only for the 3rd codon positions and the transversional sites of the first 2 codon positions. A PsitufA located between psbE and petL genes is here first detected in Anthoceros (a hornwort), cycads, and Ginkgo. We demonstrate that the PsitufA is a footprint descended from the chloroplast tufA of green algae. The duplication of ycf2 genes and their shift into IRs should have taken place at least in the common ancestor of seed plants more than 300 MYA, and the tRNAPro-GGG gene was lost from the angiosperm lineage at least 150 MYA. Additionally, from cpDNA structural comparison, we propose an alternative model for the loss of large IR regions in black pine. More cpDNA data from non-Pinaceae conifers are necessary to justify whether the gnetifer or gnepines hypothesis is valid and to generate solid structural evidence for the monophyly of extant gymnosperms.     

C-型咽侧体抑制素(AST-C)和促前胸腺激素释放激素(PTTH)基因在家蚕脑组织中的时空表达分析

【目的】咽侧体抑制素在昆虫体内具有重要的调控功能。本研究比较了家蚕Bombyx mori C-型咽侧体抑制素(allatostatin C,AST-C)与促前胸腺激素释放激素(prothoracicotropic hormone,PTTH)基因在不同发育阶段家蚕脑组织中转录表达的模式及其在脑组织的表达定位,以期为家蚕AST-C的功能研究提供重要的线索。【方法】利用脑组织芯片数据分析比较AST-C和PTTH基因在家蚕脑组织中的发育表达特征,RT-PCR验证其芯片数据,分析AST-C在不同发育阶段家蚕中枢神经系统中的表达模式,并用全组织包埋原位杂交技术对AST-C和PTTH在脑组织的表达进行定位。【结果】AST-C和PTTH在不同发育阶段家蚕脑组织中有相似的转录表达模式,且都在脑组织外侧一对神经分泌细胞中表达。【结论】AST-C可能与PTTH以相同的转录表达模式共同参与家蚕的变态发育调控。     

松鼠分子生态学研究进展

松鼠由于受到非法猎捕、栖息地破坏及欧洲部分地区的北美灰松鼠生态入侵,导致种群数量锐减,现已被世界自然保护联盟(IUCN)列为近危种,我国吉林省已将其列入省重点保护野生动物名录.分子生物学研究方法的快速发展,尤其是基于mtDNA片段开展的相关研究,以及已筛选出并能应用于松鼠研究的微卫星位点的应用,使松鼠分子生态学研究不断深入.本文对松鼠的分子系统发育、遗传多样性和分子系统地理学等分子生态学内容进行了综述,并提出松鼠分子生态学未来研究的展望:进一步探讨松鼠与日本松鼠的系统分化关系;松鼠连续种群、隔离种群和集合种群的遗传多样性比较分析;利用核基因其他标记分析松鼠分子系统地理学问题;探讨亚洲是否存在第四纪冰期避难所.     

盐渍化胁迫下油葵对土壤原油污染的适应性及其改良措施

为了探究植物在盐渍化胁迫下对原油污染的适应性及改良措施,本研究以油葵作为研究对象,进行了原油-氯化钠-脱硫石膏盆栽正交试验和煤渣-沸石-脱硫石膏-锯沫盆栽正交试验.结果表明: 在盐渍化条件下,随着原油浓度的增大,油葵幼苗株高相对生长率(RGR)、地上生物量RGR、根氮磷比均显著减小,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性呈先增加后显著降低的趋势;随着锯沫体积分数的加大,油葵株高RGR和地上生物量RGR均显著增加,SOD活性逐渐降低,说明锯沫在改良盐渍化原油污染土壤方面比煤渣、沸石和脱硫石膏效果显著.在盐渍化条件下,原油污染能够降低油葵幼苗的生长率,锯沫对改良原油污染有较好的效果.     

割草和放牧对大针茅根际与非根际土壤养分和微生物数量的影响

选取内蒙古典型草原大针茅为主要研究对象,研究割草和放牧干扰对其根际与非根际土壤有机碳、全氮、有效氮、全磷、有效磷含量以及微生物数量的影响.结果表明：在割草和放牧干扰下,根际土壤有机碳、全氮、有效氮含量均有不同程度的减少,根际截存效应减弱;土壤全磷由于固定性强不易向植物根部聚集,土壤全磷的根际效应不明显;土壤有效磷异质性较大,在放牧和割草干扰下有不同程度的变化,但根际和非根际间差异不显著;放牧干扰显著减少了土壤微生物的数量;土壤养分的变化与土壤微生物数量的变化关系密切,细菌和真菌的数量变化可能对土壤养分的影响更大;相对于割草,放牧干扰更易造成根际土壤养分的流失及微生物数量的减少.     

不同品种小豆光合作用和生长发育对弱光的响应

为确定小豆作为林果行间套种作物的适宜性,通过田间试验和盆栽试验,测定全光和弱光处理(全光的48%)下3个小豆品种(阜南绿小豆、早熟黑小豆、晚熟黑小豆)在初花期的叶片光合特征参数、光合色素含量和RuBPCase活性,研究小豆生长发育对弱光的响应.结果表明: 弱光使3个品种小豆叶片的最大净光合速率、光饱和点、光补偿点等光合参数不同程度地向耐荫的方向变化,净光合速率、水分利用效率和RuBPCase活性也显著下降;遮阴后,阜南绿小豆的叶绿素a和b含量显著增加,Chl a/b和类胡萝卜素含量显著降低,其他小豆的叶绿素和类胡萝卜素含量无明显变化;弱光使3个品种小豆的生物量和干物质积累效率降低,根冠比降低,根瘤量减少,叶片数和叶面积指数减小;弱光胁迫下,阜南绿小豆提前开花、提前成熟,早熟黑小豆推迟开花、延迟成熟,而晚熟黑小豆只开花不结实.从遮阴后小豆的光合特性变化和生长发育差异等方面综合考虑,3个小豆品种的耐阴能力大小为:阜南绿小豆>早熟黑小豆>晚熟黑小豆.     

短小芽孢杆菌AR03对烟草赤星病菌和白粉病菌的防治

采用对峙培养法、凹玻片法、LB琼脂培养基萌发法测定短小芽孢杆菌AR03对烟草赤星病菌和白粉病菌的抑制作用.结果表明： AR03菌液对2种病菌的菌丝生长和分生孢子萌发均有明显的拮抗作用;对赤星病菌的抑制作用表现为:经AR03菌液原液(3×10⁸cfu·mL^-1)处理的菌丝隔间变短、肿胀且集结成团,内含物聚集,菌丝顶端生长膨大畸形;经该菌液处理的赤星病菌分生孢子不萌发或萌发产生畸形芽管,分生孢子变形、肿大,纵横分隔部分的组织膨胀呈泡状.AR03菌液原液、30倍液和200倍液对白粉病菌分生孢子萌发的平板抑制率分别为100%、91.4%和 69.3%,菌液对分生孢子萌发的破坏作用表现为分生孢子不萌发,细胞肿胀变形、细胞原生质解体或收缩,孢子内、外壁分离,由于原生质外泄,一些分生孢子内部呈中空状.温室防治试验结果表明： 不同浓度AR03菌悬液处理对烟草白粉病的防治效果存在显著差异,第二次药后7和15 d,AR03菌液原液的防治效果分别达到83.8%和90.3%,与对照药剂差异不显著;而100倍稀释液的防效分别为70.0%和73.3%,与对照药剂差异显著.AR03菌株防治白粉病的持效期为30 d以上.     

利用线性混合效应模型模拟杉木人工林枝条生物量

基于福建省将乐林场45株人工杉木解析木的572组枝条生物量数据,采用线性混合效应模型方法,建立杉木人工林枝条总生物量和枝、叶生物量的预测模型,并利用独立样本数据对模型进行检验.结果表明： 线性混合效应模型比传统多元线性回归模型的拟合精度高.不同随机效应参数的组合,其混合模型的精度不同.考虑异方差结构的混合模型能够消除数据间的异方差性,其精度更高,其中,对于枝条总生物量和叶生物量模型,以指数函数作为异方差结构时的模型精度最高;对于枝生物量模型,以常数加幂函数作为异方差结构时的模型精度最高.模型检验结果表明：对于杉木人工林枝条生物量预测模型,考虑随机效应和异方差结构的线性混合模型的检验精度比传统多元线性回归模型的精度有明显提高.     

大兴安岭北部兴安落叶松林穿透雨延滞效应

以黑龙江漠河生态站兴安落叶松天然林为研究对象,对林外雨、穿透雨和树干茎流进行定位观测,分析大兴安岭北部兴安落叶松林穿透雨延滞效应.结果表明： 穿透雨量、树干茎流量和林冠截留量分别占同期降雨总量的76.5%、2.6%和20.9%.降雨发生后,穿透雨与林外雨在产生和终止时间上均存在一定延滞性;随降雨量级增大,穿透雨滞后时间表现出逐渐缩短的趋势,变动范围为（67.8±7.8）～（17.2±3.9） min（穿透雨）和（112.0±38.8）～（48.3±10.6） min（树干茎流）;相同降雨量级下,穿透雨滞后时间随降雨强度增大而逐渐降低,且降雨强度>2 mm·h^-1时延滞时间显著缩短,同时随雨前干燥期的增加而增长,而当雨前干燥期≥48 h时,降雨量则是影响滞后时间的主要因素;降雨终止时,降雨量>5.0 mm,穿透雨终止时间也存在延滞性,且随降雨强度增加而增大,但与雨前干燥期关系不明显;树干茎流终止时间先于林外雨终止时间,且主要与降雨量级有关,降雨量级越小,终止时间越早.     

暹罗苏铁茎的解剖学研究

利用冰冻切片法在光学显微镜下观察暹罗苏铁茎的解剖特征。结果表明,暹罗苏铁茎由周皮、皮层、皮层维管束、中柱和髓组成,皮层和髓发达。皮层维管束可分为周韧型和外韧型两种,以周韧型为主。中柱的次生结构为同心环的次生维管组织构成,随着茎的不断成熟,环数逐渐增加;每个同心环均含有次生木质部、维管形成层、次生韧皮部的结构;环与环之间有次生的薄壁组织相间隔。皮层、中柱维管束均由木质部、形成层和韧皮部组成,木质部面积均大于韧皮部。苏铁植物茎在次生结构方面的主要特点是有皮层维管束和同心环结构的中柱维管束。