植物无融合生殖研究新进展

无融合生殖是指不经过雌雄配子融合而产生种子的一种特殊生殖方式,能使基因型的杂合性得以保持,从而可以固定杂种优势,对作物育种具有极其重要的意义。目前大量的研究都在设法将无融合生殖作为一种重要的植物育种手段。本文对近几年来无融合生殖新种质资源的发现、主要研究方法、遗传机制和相关基因等方面的最新进展作了介绍,并对无融合生殖研究中存在的问题和发展前景作了讨论。     

物种分布区范围地理格局的Rapoport法则

Rapoport法则最初是关于物种分布的纬度位置与纬度分布宽度的关系的假说, 被认为是宏观生态学的重要假说之一。Rapoport法则提出以后引发了广泛的实证检验和理论探讨, 并扩展到海拔和海洋深度梯度的分析。对Rapoport法则的检验发展了多种算法, 包括基于中域效应模型的比较分析法, 提出了气候变异性等多种机理解释, 并建立了物种分布区范围格局与物种丰富度格局、分布边界限制等重要宏观生态学现象之间的联系。关于该法则的普适性仍存在明显的意见分歧, 但分析和检验方法被认为是影响结果的重要因素, 方法的改进将是这一领域今后研究的关键。本文主要从Rapoport法则的概念、检验方法、机理性解释, 关于其普适性的争论及其与物种丰富度格局的关系等方面, 综述这一领域的研究进展。     

中国自然保护区分布现状及合理布局的探讨

为了保护中国丰富的生物多样性, 我国已经建立了大量的自然保护区。评价这些保护区的布局对于生物多样性的有效保护无疑是十分重要的。本文收集了截至2007年底我国建立的2,047个保护区的有关资料, 利用地理信息系统技术, 分析了这些保护区的分布现状和生物多样性的保护状况, 包括保护的植被类型、野生保护物种以及热点地区。结果表明: 我国自然保护区的覆盖面积达到145.7万km2, 占中国陆地面积的15.2%, 超过世界平均水平(13.4%); 在我国47种自然植被类型中, 有21种植被类型的被保护面积比例低于10%, 说明这些类型可能没有得到充分的保护。应用Dobson筛除算法对216个保护区中的保护物种进行筛除分析, 发现仅西双版纳、武夷山、长白山、高黎贡山、祁连山5个保护区即包含了381个保护物种(约占总数783种的50%); 前21个保护区可包含占总数75%的保护物种(590种)。根据不同方案划分的生物多样性热点保护地区仍存在一些保护空缺地, 如新疆北部、四川与长江以南地区, 因此, 我国的保护区布局有待进一步改进。     

大渡河上游不同林龄云杉人工林与原始林下地表苔藓层片结构与物种组成

为评估在人工林早期发育过程中地表苔藓层片物种组成和结构的演变趋势, 选择四川省金川县507林场4–30年林龄的5块云杉(Picea asperata)人工林和1块300年岷江冷杉(Abies faxoniana)原始林, 开展了地表苔藓植物调查。采用方差分析法(ANOVA)对苔藓植物特征参数进行差异性检验, 采用Sørensen群落相似性系数比较了苔藓群落β多样性差异。结果表明: (1)云杉人工林较原始林地表苔藓物种丰富度高。年轻的人工林(<16年)较中龄林(21–30年)地表有更多的苔藓种类; (2)原始林较人工林有更高的地表苔藓植物盖度、密度、平均高度和厚度, 而不同林龄的人工林之间在苔藓植物层片盖度和密度上并没有表现出统计学意义上的差异(P>0.05), 但地表苔藓优势种及次优势种组成具有较明显的差异; (3)人工林与原始林地表苔藓共有种具有明显的喜光耐旱特性, 4年生未成林地段与原始林共有种数最多, 为19种; (4)原始林下地表24种苔藓植物中, 除Rhytidium rugosum外, 23种在云杉人工林早期发育过程中存在。在人工林发育过程中地表苔藓物种替代明显, 替代率随林龄呈增加趋势(0.24–0.60), 有明显的物种替代现象发生。综合分析表明: (1) 本文所研究的4–30年的云杉人工林发育过程中地表苔藓结构与多样性并没有表现出预期的恢复趋势, 大多数土著苔藓种群还未能有效恢复; (2)要恢复重建林地后演替阶段的苔藓种群结构和多样性, 不仅需要在采伐和造林过程中减少对土壤的扰动以保护地表微生境, 还应在云杉人工林处于16–20年林龄, 地表苔藓植物丰富度发生显著衰退时进行合理疏伐。     

人为干扰对风水林群落林下木本植物组成和多样性的影响

华南地区的风水林是乡村聚落的一种特色林分, 具有守护村庄的象征意义。在过去的数百年中, 风水林在乡村的社会文化习俗的影响下而受到保护, 对当地的生物多样性保育有着重要作用。为揭示人为干扰对风水林的影响, 我们选择广东省东莞市大岭山镇同一林分起源的3个具有相似地形的风水林, 研究了在不同干扰强度下其林下木本植物种类组成和物种多样性。多响应置换过程(multi-response permutation procedures, MRPP)分析表明, 人为干扰显著改变了风水林林下木本植物组成(P = 0.001, A = 0.3886), 沿着干扰由弱至强的梯度呈现出中生性植物减少、阳生性植物递增的趋势。多样性指数变化趋势为重度干扰＞中度干扰＞轻度干扰, 但没有表现出统计学意义上的差异(P＞0.05)。随着干扰强度的增大, 3个风水林群落相互间的林下物种相似性降低, 物种替代率呈增加趋势。双向聚类分析较好地反映出林下物种因受不同人为干扰强度影响而表现出在空间分布上的差异。指示种分析进一步确定了不同干扰强度下具有显著指示值(IV ≥60)的指示种。综合分析表明, 人为干扰有利于阳性物种在风水林内定居生长, 并明显地改变了林下木本植物组成, 但未能引起物种多样性的显著差异。此外, 找出对人为干扰产生关键生态响应的林下指示种, 对增进风水林的生物多样性保育以及生态系统管理有着重要的理论意义和实践价值。     

长江口及其邻近水域鱼类浮游生物群落的时空格局

根据2007年长江口及其邻近水域4个航次调查资料, 探讨了该水域的鱼类浮游生物群落物种组成和多样性的季节变化特征。结果表明, 2007年共捕获鱼类浮游生物6,463个, 隶属12目28科45种, 以鳀科丰度最高, 占总丰度的76.5%。长江口鱼类浮游生物包括4种生态类型: 淡水型(2种), 半咸水型(14种), 沿岸型(10种)和近海型(16种)。 其中, 近海型物种个体数量最多, 占2007年长江口鱼类浮游生物总丰度的74.55%。鳀(Engraulis japonicus)在4个季节均有出现, 对长江口鱼类浮游生物丰度贡献最大。鱼类浮游生物在物种组成上存在明显的季节变化: 白氏银汉鱼(Allanetta bleekeri)在春季占绝对优势, 鳀是夏季优势度最高的种类, 秋季除鳀外, 前颌间银鱼(Hemisalanx prognathus)成为优势种; 鱼类浮游生物丰度高度集中在优势种上, 各季节优势种对总丰度贡献超过89%。群落物种数量、丰度、丰富度指数、均匀度指数和多样性指数, 在夏季最高, 春季和秋季次之, 冬季最低。长江口鱼类浮游生物群落物种组成和多样性的季节变化特征体现了鱼类繁殖迁移策略和鱼类对环境变异的响应。     

保护生物学的现状、挑战和对策

现代社会中的重大环境热点问题研究推动了保护生物学的发展。学科融合使得保护生物学正在发展成为保护科学(Conservation Science)。保护生物学需要广泛参与, 然而, 根据Google Search Volume, 中国互联网用户对保护生物学与生物多样性概念的兴趣不高。全球生物多样性的主要部分在发展中国家, 研究发现主要保护生物学项目或最活跃的研究工作在发展中国家进行。然而科技投入不足限制了发展中国家保护生物学论文的产出。到目前为止, 中国作者(含在华工作的外国作者)在ISI Web of Knowledge数据库中保护生物学主流刊物上发表的论文数量少, 与中国的生物多样性占全球的比例不相称。保护生物学研究面临一系列的挑战: (1)保护生物学研究因过分强调价值与实用而受到了批评; (2)保护生物学缺少机理探讨、缺少实验、缺少对比研究, 还没有形成完整的理论体系; (3)保护生物学是一门涉及空间尺度的学科, 不同局部、不同空间尺度的保护生物学问题往往缺乏可比性; (4)许多保护生物学数据没有正式发表, 这些“灰色文献”限制了保护生物学的发展; (5)与生物多样性有关的国际法和国内法的制定和实施为保护生物学带来了新的发展机遇。我们提出如下对策: (1)明确保护生物学的价值取向; (2)建立保护生物学研究方法和理论体系; (3)重视和探讨保护生物学的空间尺度问题; (4)充分收集利用“灰色”数据和文献, 建立与发表在同行评议科学刊物上的文献库相对应的初级生物多样性网络数据库, 促进保护生物学的荟萃分析和大研究; (5)积极围绕生物多样性有关的国际法开展相关研究。保护生物学这一门大科学的完善离不开各国保护生物学的深入研究, 部分中国学术期刊用英文发稿, 是中国保护生物学工作者研究汇入世界主流的途径之一。     

椒江口滩涂大型底栖动物群落格局与多样性

为了解椒江口滩涂大型底栖动物群落格局与多样性, 揭示其对环境变化的响应规律, 作者于2007年10月、2008年1月、4月和7月在椒江口南岸和北岸潮间带, 沿河流到海洋方向共布设6条采样断面进行大型底栖动物调查。分析了大型底栖动物种类组成、栖息密度和生物量的时空变化特征, 在此基础上运用α, β和γ多样性测度方法对大型底栖动物多样性进行分析, 同时探讨了大型底栖动物群落结构对环境变化的响应方向及程度, 结果显示: (1) 6条断面共记录到大型底栖动物78种, 总种数随季节变化显著, 在空间上沿河流到海洋方向呈升高趋势; (2) 栖息密度的季节变化不显著(P=0.145>0.05), 但空间变化显著(P=0.017<0.05), 生物量的季节变化显著(P=0.012<0.05), 空间变化极显著(P=0.004<0.01); (3) β和γ多样性指数定量显示了椒江河口区域滩涂环境的多变性和大型底栖动物群落的多样性和更替性。     

中国板栗自然居群微卫星（SSR）遗传多样性

采用8对微卫星分子标记对中国板栗(Castanea mollissima)的28个自然居群进行了遗传多样性与遗传结构分析。在849个个体上扩增得到128个等位基因, 每位点平均等位基因数(A)为16。中国板栗居群的平均预期杂合度(H_E)为0.678, 平均观察杂合度(H_O)为0.590。华中地区的中国板栗居群遗传多样性最高(A = 8.112, H_E = 0.705, H_O = 0.618), 其次为西北地区和华东地区, 而西南地区遗传多样性最低(A = 6.611, H_E = 0.640, H_O = 0.559)。基于无限等位基因模型(IAM)和基于逐步突变模型(SMM)的遗传分化系数分别为F_ST = 0.120和R_ST = 0.208。分子方差分析(AMOVA)结果表明中国板栗野生居群的遗传变异主要存在于居群内(87.16%)。Mantel检测揭示遗传距离与地理距离之间无显著相关性, 表明基因流不是主导中国板栗居群遗传结构的关键因素。华中地区(尤其是神农架及其周边地区)是中国板栗遗传多样性的现代分布中心, 因而应该得到优先保护, 同时该区域的野生板栗居群可优先作为栽培板栗遗传育种的材料和基因库。     

保护三峡工程影响的珍稀濒危生物的经济价值评估

运用条件价值评估法, 基于三峡工程对珍稀濒危生物影响的现状和采取的保护措施, 设计了支付卡式调查问卷。通过调查我国31个省(自治区、直辖市)以国有单位为主的职工的支付意愿, 评估了保护三峡工程影响的珍稀濒危生物白鳍豚(Lipotes vexillifer)、白鲟(Psephurus gladius)、达氏鲟(Acipenser dabryanus)、胭脂鱼(Myxocyprinus asiaticus)、中华鲟(Acipenser sinensis)和荷叶铁线蕨(Adiantum reniforme var. sinense)、疏花水柏枝(Myricaria laxiflora)、川明参(Chuanminshen violaceum)的经济价值。回收有效问卷1,036份, 有70.08%的有效问卷反馈者愿意为保护三峡工程影响的这些珍稀濒危生物而支付费用, 平均支付意愿值为127.82元/年。同时采用列联表及卡方独立性检验方法重点分析了总样本各因素对支付意愿值的影响, 结果显示年龄、文化程度、从事职业、个人收入、对三峡工程的了解、对三峡工程的关注、对三峡工程对生物影响的了解等因素与支付意愿值显著相关。最后计算得出保护三峡工程影响的这些珍稀濒危生物的经济价值为82.19×10⁸元/年。以上结果为进一步制定相关保护政策提供了依据。