白皮松天然群体种实性状表型多样性研究

在白皮松天然林分布区共抽取了13个群体,分别测量了5个种实性状。方差分析表明：白皮松种实性状在群体间和群体内存在广泛的变异,5个性状在群体间的F值为2.44～14.68,群体内的F值为7.48～44.53,差异均达显著或极显著水平。群体内的方差分量接近80%,是白皮松表型遗传变异的主要部分。群体间的表型分化系数V_ST=22.8%,与其他松类树种相比,分化水平处于中等偏上。各群体内变异系数和相对极差存在显著或极显著差异,根据二者的多重比较,可将13个群体按群体内表型变异程度分为4组。种子性状地理梯度变异明显, 呈东北—西南走向。种子3个性状（亲代）的表型变异系数与子代的2年生苗高和地径、1年生苗的全干重之间达到或接近显著相关。     

基于种实性状的无患子天然群体表型多样性研究

无患子(Sapindus mukorossi Gaertn.)是我国长江以南地区传统的重要绿化树种,其果皮富含皂苷,种仁富含油脂,是国家林业局审定的新型木本油料树种之一。为揭示无患子群体间和群体内种实表型性状变异式样,采用单因素方差分析、巢式方差分析、相关分析和主成分分析等方法,对无患子13个天然群体的10个种实表型性状进行比较分析,研究其群体间和群体内种实表型多样性以及表型变异与地理生态因子间的相关性。结果表明:无患子种实表型性状变异系数平均为7.34%,在群体间和群体内均存在丰富的表型变异。表型性状分化系数平均为62.21%,群体间变异(39.93%)大于群体内(27.46%),是无患子种实表型性状变异的主要来源。多数性状在群体间差异显著,不同程度的表现出边缘群体易于分化的特点,但地理变化规律不连续,而在群体内不同性状的差异性亦不一致。种子形态受群体地理生态的影响较果实形态大,西北部群体种子趋于椭圆形,东部、南部则趋于圆球形;地理纬度、年平均气温与多数种实性状间呈显著相关,是无患子种实表型性状变异的主要地理生态影响因子。可见,无患子种实表型性状在群体间、群体内变异都较为丰富,这些变异是由遗传和环境因素共同作用的结果。群体间和群体内多层次的变异为无患子优良种质资源保育和利用提供了物质基础。     

皂荚南方天然群体种实表型多样性

以系统揭示表型变异程度和变异规律为目的, 对皂荚(Gleditsia sinensis)南方分布区的10个天然群体的11个种实性状进行了比较分析。采用方差分析、多重比较、相关分析等多种分析方法, 对群体间和群体内的表型多样性以及与地理、环境因子的相关性进行了讨论。方差分析结果表明; 皂荚果实、种子等性状在群体间和群体内存在丰富的变异, 11个性状在群体间、群体内均达显著差异; 荚果性状在群体间和群体内的变异均大于种子性状, 11个性状的平均表型分化系数为20.42%, 群体内的变异(32.28%)大于群体间的变异(7.19%), 群体内的变异是皂荚的主要变异来源; 皂荚各性状平均变异系数为11.20%, 变异幅度为4.55%-18.38%。群体间荚果的变异(14.75%)高于群体间种子变异(6.95%), 表明种子变异稳定性高。荚果和种子各性状之间多呈极显著或显著正相关, 表现为荚果越大, 则种子越大, 种子的千粒重也越大; 荚果表现为同地理经度的南北变异, 种子则表现为同地理纬度的东西变异。研究结果为进一步开展皂荚遗传育种、保护生物学研究和皂荚种质资源利用奠定了基础。     

油松天然群体的种实性状表型多样性研究

为了揭示油松天然种群在不同地理环境条件下表型变异的程度和规律,在油松整个天然分布范围内选择了12个具有代表性的居群作为研究对象,对其球果、种子、种翅等12个种实性状的变异程度及其与环境因子间关系进行了比较分析。结果显示:(1)各个性状在居群内和居群间均存在较大的变异(CV>12%)。其中千山(QS),曾家镇(ZJ)和互助(HZ)3个居群表现出了较高的变异(CV>20%),而球果干重(CDW)和种子长(CL)是所有表型性状中变异幅度最大的(CV分别为31%和21%),但种翅性状与其他性状相比具有较高的稳定性。(2)巢式设计方差分析表明,在居群内表型分化系数(Vst)变化在3.18%~89.86%之间,而群体间的Vst为38.97%;与其他针叶树种相比,油松拥有较高的表型分化系数,且居群内的变异程度远高于居群间的变异,尤其是千山(QS)、曾家镇(ZJ)和互助(HZ)3个居群,这说明油松具有较高的环境异质性适应能力或恶劣环境耐受能力。(3)相关性分析表明,该研究的各形态特征与潜在蒸发量均为负相关,且大部分形态指标间及它们与潜在蒸发量间存在显著相关性,表明潜在蒸发量是油松形态特征变化的最重要环境影响因子,预示油松最适宜生长于温暖潮湿的环境中;并表明因各形态特征间相互紧密关联,所以它们受环境条件影响而共变。     

花楸树天然群体种实多样性研究

以花楸树分布区(山东省、山西省、河北省、辽宁省)的8个天然群体为试材,对其果实、种子特性等9个性状进行比较分析,讨论群体间和群体内的表型多样性.结果表明,花楸树果实、种子特性等性状在群体间和群体内均存在极其丰富的变异,9个性状在群体间、群体内均达显著或极显著差异.9个性状的平均表型分化系数为45.76%,群体内的变异(40.58%)大于群体间的变异(36.81%),说明群体内的变异是花楸树的主要变异来源.花楸树果实、种子性状与地理生态因子的相关分析表明,纬度、海拔、年均温、年降雨量与其性状呈显著相关.     

山苍子天然种群叶片和种实性状的表型多样性

为揭示山苍子(Litsea cubeba)天然种群叶片和种实性状的表型变异程度及其变异规律,调查了长江以南7个省份共10个天然种群的叶片和种实性状,并对其多样性进行分析。结果表明:1)山苍子的叶片和种实性状在种群间和种群内存在极其丰富的多样性,各性状表型分化系数(Vst)均值为60.19%,种群表型性状分化以种群间变异为主;2)果实形态、叶片形态、果实重和种子重4类性状的Vst均值分别为51.27%、66.66%、54.57%和72.29%;平均变异系数(CV)分别为6.60%、16.91%、19.71%和13.40%;果实形态的表型分化系数和变异系数最小,表明其性状最为稳定;3)10个表型性状间多数呈显著或极显著相关,性状与地理气候因子的相关性较差;4)系统聚类将10个种群共分为4类,种群间的分类并没有依地理距离而聚类,表型性状的Mahalanobis距离与地理距离的相关不显著(r=0.042,P=0.821),进一步表明山苍子叶片和种实性状的变异在空间上是不连续性的。研究结果为今后山苍子种质资源的保存和育种策略的制定奠定基础。     

青钱柳天然群体种子性状表型多样性

以青钱柳分布区内的9个天然群体种子为试材,对种子千粒重、体积、直径、厚度和径厚比5个表型性状进行了系统的比较分析,采用方差分析、相关分析及聚类分析等方法对群体间和群体内的表型多样性进行探讨.结果表明: 青钱柳种子千粒重、体积、直径及厚度在群体间和群体内均达到显著或极显著差异,而种子径厚比仅在群体内存在极显著差异,说明青钱柳种子性状在2个层次上都具有丰富的多样性.各性状的平均表型分化系数（V）为20.54%,即群体间的变异远低于群体内的变异（79.46%）.种子性状与地理因子相关程度存在差别,且受年均气温的影响最大.利用群体间欧氏距离进行系统聚类分析,青钱柳群体可以划分为三类.     

云杉天然群体遗传多样性的等位酶变异

采用等位酶淀粉凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳技术对中国西部亚高山特有树种云杉(Picea asperata)10个天然群体的300个个体的遗传多样性和遗传分化进行研究。对8个酶系统17个酶位点(27个等位基因)的检测分析结果表明,10个位点为单态位点,云杉具有中等偏低的遗传变异水平。群体水平上的遗传多样性指标分别为:多态位点的百分率P_P=29.41%~41.18%,等位基因平均数A_P=1.4~1.6,平均期望杂合度H_ep=0.06~0.131;种级水平的遗传多样性指标分别为:P_s=41.18%,A_s=1.2,H_es=0.138。10个群体的群体水平的观测杂合度为0.094 3,期望杂合度为0.096 4;10个群体中,7个多态位点的单位点的观测杂合度(H_o)的均值为0.229(变幅为0.142 9~0.342 9),期望杂合度(H_e)的均值为0.234 1(变幅为0.160 8~0.317 3), 云杉天然群体间遗传分化度(F_ST)为0.311,云杉群体间变异占总变异的31.1%,基因流低(N_m=0.553 9),说明群体间的基因交流有限。异交率高(t=0.957),近交率低(F_is=0.005),这些研究结果表明:云杉群体间等位基因的频率分化显著,其它云杉属树种基因的渐渗、群体微生境差异和不同强度的选择压力可能是造成群体间分化显著的主要原因;Fdh-2-B基因与综合生态梯度值呈显著的负相关(r=-0.661 1^*),H_e与经度呈显著负相关(r=-0.683^*),云杉群体间的地理和遗传距离相关不显著。10个群体均含有绝大部分等位基因,且群体间分化很大,应加以重点保护和管理,作为云杉种质资源原地保存的基地和该树种进一步遗传改良的重要育种群体。     

岷江柏天然种群种实表型变异特征

运用巢式方差分析、变异系数、表型分化系数和聚类分析等多种分析方法,研究了11个岷江柏种群的13个种实表型性状在种群内和种群间的变异及其与环境因子间的关系,并对其进行了类群划分.结果表明: 岷江柏种实表型性状在种群间和种群内均存在显著差异,种群内的变异(49.7%)大于种群间的变异(28.6%),种间平均分化系数为43.4%,分化程度相对较大.球果质量的平均变异系数最高(37.2%),其次是单个球果种子质量,球果长的平均变异系数最小(8.0%),是最稳定的种实性状.康定县的表型多样性最丰富,武都县的最小.在岷江柏的研究区内,最热月的平均气温和生长季的水分条件是其种实表型的主要限制因子.依据13个种实表型性状将11个岷江柏天然种群分为2类3亚类,基本上代表了3个流域的种群分布情况.大渡河流域种群种实表型性状最佳,岷江流域最差.     

川西云杉天然种群表型多样性

为了揭示川西云杉(Picea balfouriana)天然种群表型变异程度和变异规律, 以四川甘孜藏族自治州天然分布的川西云杉为研究对象, 调查了12个种群360个单株的种实和针叶表型性状, 采用变异系数、巢式方差分析、相关分析和聚类分析等方法, 分析了种群间和种群内表型多样性。结果表明: 川西云杉表型性状在种群间和种群内存在极其丰富的多样性, 种群间表型分化系数均值为36.53%, 小于种群内变异(63.47%); 球果、针叶、种鳞和种翅的表型分化系数均值分别为47.15%、31.93%、21.89%和45.14%, 球果、针叶、种鳞和种翅4类表型性状的变异系数分别为12.56%、22.16%、12.61%和16.53%, 种鳞的变异系数和表型分化系数最小, 表明其性状最为稳定; 12个表型性状间多数呈显著或极显著正相关, 球果长、球果径、针叶长和种鳞长为川西云杉重要的表型性状。川西云杉表型变异在空间分布上呈现以经度(球果和针叶)和纬度(种鳞和种翅)并存的单向变异模式; 利用种群间欧氏距离进行聚类分析, 可以把川西云杉12个种群划分为3类。     

祁连山区青海云杉林冠层叶面积指数的反演方法

叶面积指数(Leaf area index, LAI)是陆地生态系统的一个十分重要的结构参数。随着空间精细化模型的发展和基于过程的分布式模拟技术的应用, 对LAI的区域估算显得越来越重要, 但目前尚缺乏有效的估算手段。该项研究以青海云杉(Picea crassifolia)林为研究对象, 利用LAI-2000冠层分析仪、鱼眼镜头法和经验公式法对林冠层LAI进行了测定, 观测值分别为1.03~3.70、0.48~2.26和2.27~8.20, 显然, 仪器测定值偏低。针对针叶的集聚效应导致仪器测定值偏低的现象, 利用跟踪辐射与冠层结构测量仪(TRAC)测定的青海云杉林聚集系数计算调整系数, 对鱼眼镜头法获取的LAI值进行订正。根据高分辨率的遥感数据反演青海云杉林的植被指数与LAI的关系, 最后获得了较合理的该地区林冠层LAI的空间分布图。     

红皮云杉群体遗传多样的研究

在红皮云杉(Picea korainesis)分布区内,选取了有代表性的长白山及其支脉张广才岭、老爷岭、完达山,小兴安岭,大兴安岭,大兴安岭向内蒙古高原过渡地带以及锡霍特山脉的12个群体,运用群体遗传学、生理遗传学、森林遗传学以及林木育种的理论和方法,利用主成分和分层聚类分析等多种统计分析方法,从表型和分子水平等多层次较为系统地研究了红皮云杉群体内、群体间的变异,同时探讨了各种亲代、后代特征以及等位酶与生态环境因子之间的关系。,首次从亲代生物系统学特征,后代苗木形态、生长、生物量和矿物质元素等对红皮云杉群体遗传变异进行了研究,结果表明,红皮云杉具有丰富的遗传变异,群体内变异大于群体间变异;红皮云杉12个群体11个酶系统21个位点中约有27.2%的基因位点是多态的,群体间的变异量只占总变异量的15.2%,84.8%的变异存在于群体内。红皮云杉群体等位酶多态位点的比率在云杉属中处于较低的水平,群体间的分化与云杉其它树种相比处于较高的水平。等位酶与形态等具有相似的变异趋势。根据红皮云杉气候、亲代及后代特征群体区划结果,我们认为红皮云杉种子区划为:长白山种子区(Ⅰ);老爷岭、张广才岭、完达山种子区(Ⅱ);小兴安岭种子区(Ⅲ);大兴安岭北部种子区(Ⅳ);大兴安岭西南部种子区(Ⅴ);锡霍特山脉种子区(Ⅵ)。     

广西区西南桦天然居群遗传多样性的研究

 以采自广西区11个西南桦(Betula alnoides)天然居群的种子培育出的幼苗为材料,取其嫩叶开展21种酶系统的水平切片淀粉凝胶电泳实验,运用作者改进的Tris-马来酸提取缓冲液 (含30%PVP 40 000和1%2-巯基乙醇),筛选出AMP(氨基肽酶Aminopeptidase)、FBA(果糖二磷酸酶Fructose-bisphosphate aldolase)、GDH(谷氨酸脱氢酶Glutamate dehydrogenase)、G6PD(6-磷酸葡萄糖脱氢酶Glucose-6-phosphate dehydrogenase)、IDH(异柠檬酸脱氢酶Isocitrate dehydrogenase)、MDH(苹果酸脱氢酶Malate dehydrogenase)、PGD(6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶Phosphogluconate dehydrogenase)、PGI(磷酸葡萄糖异构酶Phosphoglucoisomerase)、PGM(磷酸葡萄糖变位酶Phosphoglucomutase)和SKD(莽草酸脱氢酶Shikimate dehydrogenase)等10种酶,获得了清晰且可重复的酶谱。通过谱带遗传分析确定了15个位点,其中有6个单态位点,9个多态位点 (0.95标准),具40个等位基因。在居群水平上,西南桦的多态位点百分数 (P) 为55.2%,平均每个位点的等位基因数 (A) 为2.00,平均预期杂合度 (He) 为0.204。均超过Hamrick (1992)等提出的远交风媒木本植物的平均值(53.0%,184%和0154),表明西南桦的遗传变异水平高。在11个西南桦居群内,实际杂合度 (Ho)均高于预期杂合度,出现杂合子过量,可能存在利于杂合子的自然选择。西南桦遗传多样性与地理位置相关不显著。居群2 (靖西地州)、5 (平果海城)、9 (田林者苗) 包含绝大部分的等位基因,而且具较高的遗传多样性,应加以保护和管理,作为其基因资源就地保存的基地。本研究解决了以西南桦嫩叶为材料进行等位酶分析的关键技术,为进一步开展西南桦乃至桦木属树种的遗传结构和遗传多样性等提供了技术基础;同时掌握了西南桦天然居群的遗传多样性现状,为其有效保护和合理经营以及西南桦的遗传改良提供了理论依据。     

不同海拔青海云杉与祁连圆柏叶片抗氧化系统

以祁连山寺大隆林区连续海拔梯度(2 665~3 365 m)上青海云杉(Picea crassifolia)和祁连圆柏(Sabina przewalskii)为材料, 测定叶片中抗氧化保护系统的变化, 探讨常绿木本植物抗氧化系统对高山极端环境的适应机制。结果显示, 祁连圆柏和青海云杉叶片中丙二醛(MDA)含量均与海拔高度呈正相关, 相同海拔上青海云杉MDA含量极显著高于祁连圆柏(p＜0.01)。随海拔升高, 两树种抗氧化保护酶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性和非酶促抗氧化剂脯氨酸(Pro)、抗坏血酸(AsA)、还原性谷胱甘肽(GSH)含量均呈明显增加趋势。青海云杉叶片的AsA水平高于祁连圆柏, 但对海拔变化的敏感性较低; 祁连圆柏的GSH、Pro水平及其对海拔变化的敏感性均高于青海云杉。结果表明, 研究区青海云杉所受过氧化伤害较祁连圆柏更严重, 但两树种清除O₂^-·的能力相当而主要负责分解H₂O₂的酶种有所不同: 祁连圆柏中为POD, 青海云杉中则为CAT、APX和GR, AsA-GSH循环系统在青海云杉活性氧清除中的作用强于在祁连圆柏中, 祁连圆柏的活性氧清除物质可能以Pro为主。     

川西米亚罗亚高山云杉林种子雨和土壤种子库研究

 对川西米亚罗亚高山20、30、60年人工云杉(Picea asperata)林及天然林的种子雨和土壤种子库进行了研究。结果表明：该区云杉种子雨一般从每年的10月初开始下落,一直到翌年的1月底结束,但不同林龄的云杉种子雨强度不同,60年人工林种子雨量最大,然后依次为30年人工林、天然林、20年人工林,其大小分别为(1 088.16±52.34)粒•m－2、(973.45±63.12)粒•m－2、(579.99±28.93)粒•m－2、(66.73±5.71)粒•m－2。云杉降雨历程与其林龄大小也有一定的关系,表现在种子雨发生时间和降雨高峰期的不同。30、60年人工云杉林及天然林下土壤种子库存在显著差异,两次取样（2003年3月26日和2003年8月21日）土壤种子库大小分别为(507.2±40.32)粒•m－2和(267.6±25.14)粒•m－2、(1 065.6±88.06)粒•m－2和(872.8±77.12)粒•m－2、(472.8±20.82)粒•m－2和(185.5±22.48)粒•m－2。土壤种子库中云杉种子主要都集中在枯枝落叶层,占66%左右,0～2 cm层占24%左右,2～5 cm层占10%左右。到8月21日,土壤中所有云杉种子都失去活力,腐烂死亡和动物取食是种子库损耗的主要因素。云杉种子库属于Thompson和Grime定义的第Ⅱ类。该区云杉幼苗一般在6月初开始出现,6月中旬左右达到出苗高峰,3种云杉林下幼苗密度差异很大,60年人工林下幼苗最多,其次为30年人工林和天然林。由于生境适合度低,死亡的幼苗数量较多,特别是自然死亡数。综合种子雨、种子库和转换的幼苗数量几个方面来看,在一定龄级范围内,人工林结实能力和更新潜力随林龄增加而增加,且人工林在更新潜力方面比天然林（约150年）要好。虽然该区云杉林下有大量种子下落,但由于种子大量损耗和幼苗死亡,种子萌发为幼苗再通过环境筛作用而最终补充到云杉种群的个体数量非常有限。     

云南原缨口鳅属鱼类不同地理居群形态差异及分化

将采自中国云南的249尾原缨口鳅属鱼类标本以采集地分为13组,共测量20个常规性状,应用多变量形态度量学方法比较其形态差异。结果表明,全部标本可以水系分为3群,分别命名为澜沧江群、李仙江群和元江群。它们之间的差异系数均超过亚种水平的临界值(1.28),而且各群间的主成分分值散点间没有过渡中间类群。所以,3群应是3个不同的物种。根据原始文献描述的越南行政分区,推测李仙江分布的原缨口鳅属鱼类应为Vanmanenia tetraloba(Mai,1978),而元江分布的应为Vanmaneniastriata Chen(1980)。澜沧江中分布的原缨口鳅属鱼类标本以体型扁平、偶鳍宽大和头部骨骼小等特征组合区别于V.tetraloba和V.striata。经验证保存于中国科学院昆明动物研究所的唯一标本证实,采自禄劝掌鸠河的原缨口鳅属标本不是V.tetraloba,而应是平舟原缨口鳅V.pingchowensis。     

CHARACTERIZING SELECTION ON PHENOTYPIC PLASTICITY IN RESPONSE TO NATURAL ENVIRONMENTAL HETEROGENEITY

Adaptive genetic differentiation and adaptive phenotypic plasticity can increase the fitness of plant lineages in heterogeneous environments. We examine the relative importance of genetic differentiation and plasticity in determining the fitness of the annual plant, Erodium cicutarium, in a serpentine grassland in California. Previous work demonstrated that the serpentine sites within this mosaic display stronger dispersal‐scale heterogeneity than nonserpentine sites. We conducted a reciprocal transplant experiment among six sites to characterize selection on plasticity expressed by 180 full‐sibling families in response to natural environmental heterogeneity across these sites. Multivariate axes of environmental variation were constructed using a principal components analysis of soil chemistry data collected at every experimental block. Simple linear regressions were used to characterize the intercept, and slope (linear and curvilinear) of reaction norms for each full‐sibling family in response to each axis of environmental variation. Multiple linear regression analyses revealed significant selection on trait means and slopes of reaction norms. Multivariate analyses of variance demonstrated genetic differentiation between serpentine and nonserpentine lineages in the expression of plasticity in response to three of the five axes of environmental variation considered. In all but one case, serpentine genotypes expressed a stronger adaptive plastic response than nonserpentine genotypes.     

华东地区青冈种群的遗传多样性及遗传分化

采用垂直板型聚丙烯酰胺凝胶电泳测定了华东地区6个青冈(Cyclobalanopsis glauca(Thunb.)Oerst.)种群的遗传多样性和遗传分化程度以及基因流。青冈种和种群水平都维持有较高的遗传多样性,期望杂合度分别为0.2252和0.2126,观察杂合度分别为0.1661和0.1771。种群间的遗传分化程度较低,分化度仅为5.6％,种群间的遗传一致度和遗传距离的均值分别为0.9729和0.0276。种群间的分化时间为1.4～27万年。基因流分别为4.21和20.49。