环境因子对山西太岳山典型森林类型物种多样性及其功能多样性的影响

该研究采用典型样地法,调查群落内物种分布并测量植物功能性状(叶面积和植株高度),对山西太岳山不同坡位华北落叶松-白桦混交林以及辽东栎次生林物种多样性及其功能多样性进行比较分析,探究环境因子对不同群落层次(乔木、灌木、草本)物种多样性及其功能多样性的影响机制,以及环境因子与群落构建之间的联系,为森林生态系统多样性研究以及经营管理提供理论依据。结果显示:(1)华北落叶松-白桦混交林的物种分布更加均匀,物种多样性和功能多样性(乔木层)均显著高于辽东栎次生林。(2)华北落叶松-白桦混交林乔木层功能均匀度与功能分散指数显著高于辽东栎次生林,但灌木草本层低于辽东栎次生林。(3)不同群落层次的物种多样性与功能多样性均呈正相关关系,影响物种分布和性状分布的环境因子存在差异,物种多样性受多种环境因子的综合影响,而单个环境因子对功能多样性影响较大,环境解释力与林分类型和群落层次相关。(4)乔木层物种多样性主要受土壤pH、冠层结构(MLA、林分开度)以及光照影响,灌木层物种多样性与土壤pH和MLA密切相关,林下总辐射、土壤养分(SOC、STN)、土壤相对含水率是影响草本层物种分布的主要环境因子;冠层结构(MLA、林分开度)是影响乔木层功能多样性最主要的环境因子,土壤pH和坡位分别是华北落叶松-白桦混交林和辽东栎次生林灌木层功能多样性的主要影响因子,影响草本层功能多样性的主要环境因子是土壤相对含水率与LAI。研究表明,在垂直分层的森林生态系统中,不同群落层次竞争的主要环境资源存在差异,乔木层通过改变冠层结构和林内环境限制林下物种分布和性状分布。     

围封与放牧管理对高寒草甸植物功能性状和功能多样性的影响

植物功能性状能够响应生存环境的变化并直接决定着生态系统功能。为了揭示围封与放牧管理对物种共存和驱动群落构建的影响机理,该研究以青藏高原东缘高寒草甸为对象,分析了围封与放牧处理对植物功能性状和功能多样性的影响。结果显示:(1)在群落水平,放牧显著降低了比叶面积和植物高度;在物种水平,放牧群落中多数杂类草比叶面积减小,而莎草类和禾草类的比叶面积在处理间无显著差异。(2)叶干物质含量与比叶面积在围封和放牧处理中均呈显著负相关关系,在放牧处理中,叶干物质含量与植物高度呈显著的二次函数关系,即随着叶干物质含量的增大,植物高度先减小后增大;在同等比叶面积的情况下,与围封相比,放牧降低了叶干物质含量;在相同叶干物质含量的情况下,与围封相比,放牧降低了植物高度。(3)放牧在总体上降低了种间性状的平均差异,植物性状表现出趋同响应,具体表现为放牧减小了叶干物质含量和植物高度的种间差异;与围封相比,放牧显著提高了功能均匀度,减小了功能分离度。研究表明,不同植物种对放牧的响应模式存在差异,放牧降低了种间对光资源的竞争,可能增加了对土壤养分的竞争,放牧驱动群落构建的过程中,土壤养分是非常重要的作用因子,说明放牧影响物种共存依赖于对多种资源的竞争。     

小麦TaCO9基因的克隆及功能分析

为了明确TaCO9-1A基因在小麦生长发育中的具体调控机理,该研究以同源克隆的方法成功获得了大麦(Hordeum vulgare)光周期基因HvCO9在小麦(Triticum aestivum)中的直系同源基因TaCO9,并对其进行生物信息学分析、亚细胞定位、转录激活以及表达模式分析;利用农杆菌侵染法转化拟南芥,并对过表达株系进行表型分析。结果表明:(1)TaCO9包含2个外显子和1个内含子,CDS区全长876 bp,编码291个氨基酸,蛋白序列含有特有的CCT结构域,且在不同物种间高度保守。(2)生物信息学分析表明,TaCO9基因编码的蛋白质分子量约为30.7 kD,等电点为6.24;TaCO9的启动子区含有光响应、激素应答和胁迫应答等多种顺式作用元件。(3)亚细胞定位和转录活性分析表明,TaCO9主要定位于细胞核中,且具有转录激活活性。(4)qRT-PCR结果表明,TaCO9基因在各个组织中均有表达,叶片中的表达量最高;在光照14 h条件下TaCO9的表达量显著高于光照10 h和12 h条件下的表达量,且TaCO9在大粒小麦‘西农817’子房与籽粒中的表达量显著高于‘中国春’。(5)经潮霉素筛选成功获得3个转基因拟南芥株系;进一步功能鉴定结果表明,过表达转TaCO9基因拟南芥植株的开花期迟于野生型(对照)3~4 d,但角果和籽粒较野生型大。     

利用SSR标记分析云南、西藏和新疆小麦的遗传多样性

用185对SSR引物对52份中国西部特有小麦的遗传多样性进行了研究分析。在31份云南小麦材料中,共检测到488个等位变异,每一个SSR引物可检测到1至9个等位变异,平均为2.64个;平均PIC值为0.2764。在15份西藏小麦材料中,共检测到472个等位变异,每个引物可扩增出1到8个等位变异,平均为2.55个;平均PIC值为0.3082。在6份新疆小麦材料中,共检测到308个等位变异,每一个SSR引物可检测1到5个等位变异,平均为1.66个;平均PIC值为0.1944。185对SSR引物在云南、西藏和新疆小麦的21条染色体、7个部分同源群和3个染色体组上检测到的等位位点的多态性存在明显差异。云南、西藏和新疆小麦均以3B染色体较高,而1D染色体最低;在7个部分同源群中,均以第三部分同源群最高,第六部分同源群最低;在A、B和D染色体组上,均以B染色体组最高,D染色体组最低,A染色体组居中。利用185对SSR引物计算了云南、西藏和新疆小麦群体内及其群体间的遗传距离(GD)和平均遗传距离,结果显示,西藏小麦和云南小麦群体内的平均遗传距离要高于新疆小麦,而云南小麦和西藏小麦间的平均遗传距离低于两者与新疆小麦的平均遗传距离。聚类分析结果也表明,云南小麦和西藏小麦的亲缘关系较近,但两者与新疆小麦的亲缘关系相对较远。     

豆梨半胱氨酸蛋白酶抑制剂基因的克隆及胁迫表达

采用RT-PCR结合RACE技术,从中国梨砧木——豆梨成熟种子中克隆获得豆梨半胱氨酸蛋白酶抑制剂基因(PcCPI)的cDNA全长序列,并通过半定量RT-PCR分析不同胁迫处理对该基因表达水平的影响.结果表明:(1)PcCPIcDNA序列长度为980 bp,开放阅读框78~812 bp,编码的多肽由信号肽(29个氨基酸)和成熟肽(216个氨基酸)组成,具有3个植物半胱氨酸蛋白酶抑制剂基因家族的高保守特征序列模式——LARFAVQEHN、QX-VXG和YQAKVWVKPW.(2)该蛋白与蔷薇科植物的CPI蛋白处于系统发育树的同一分支,且与苹果CPI蛋白的一致性最高(95.9%).(3)半定量RT-PCR结果显示:PcCPI基因在豆梨叶片中为诱导型表达,在人工模拟逆境条件下(包括喷施50μmol/L MeJA或100μmol/L ABA、刀片2次机械损伤2、00 mmol/L NaCl胁迫、4℃低温或30℃高温胁迫)处理4 h后,豆梨叶片中PcCPI基因表达量明显上升,表明该基因参与了豆梨对生物或非生物胁迫的防御机制.     

控制基因盐诱导且根系优势表达的小麦启动子Tasipro3克隆及功能分析

在土壤盐胁迫下,小麦根系吸收水分和营养物质的功能受到抑制,从而影响植株的经济产量。因而,开展小麦耐盐育种,提高根系耐盐性是重要途径之一。使耐盐基因在根系中优势表达,并且在盐胁迫下增强表达,将显著提高根系耐盐性。而克隆和鉴定具有双重控制功能的启动子,是实现耐盐基因精准调控的基础。鉴于此,本研究利用Genevestigator在线生物信息学分析软件,筛选到425个盐诱导根系优势表达的探针,并从中选出2个候选探针,用于启动子验证。以1周龄小麦品种中国春的幼苗为材料,将其根系置于200 mmol/L的NaCl溶液中,分别于0 h、0.5 h、1 h、2 h、4 h和8 h进行根系取样,用于表达模式分析。结果表明,Ta.5463.1.A1_at探针的基因表达模式更符合生物信息学预测的结果,受盐胁迫诱导表达显著上调,且基因优势表达于根系。为进一步验证相应基因启动子的功能,对此探针对应的启动子区进行了克隆,并连接到启动子验证载体中,遗传转化获得转基因拟南芥植株。盐诱导后GUS染色的实验结果表明,该启动子使GUS报告基因在盐处理下表达量显著提高,且主要在根系表达。本研究成功克隆了耐盐遗传改良专用启动子,为小麦分子抗逆育种提供了优异资源。     

In silico studies on bacterial xylanase enzyme: Structural and functional insight

Xylans are the second most abundant form of hemicelluloses and are the second most abundant polysaccharide in nature after cellulose. To degrade xylan, microbes produce mainly xylanase enzyme. Wide range of microorganisms like fungi, bacteria, yeast, marine algae etc. are capable of producing xylanase. Main source of xylanase is fungi but industrial production of bacterial xylanase is low cost, easy downstream process and high production rate. To understand primary, secondary and tertiary structure of xylanase, in silico composition of amino acids, basic physiological characteristics; viz., pI, molecular weight, instability index, GRAVY, molar extinction coefficient, secondary structure, presence of functional domain and motifs, phylogenetic tree, salt bridge compositions are determined. In silico study of xylanase focused on 36 different bacterial sources are performed by retrieving FASTA and PDB sequences using RCSB PDB. FASTA and PDB files are proceed further in ExPASy-ProtParam, RAMPAGE, QMEAN, MEME, PSIPRED, InterProScan, MOTIF scan, ERRAT, Peptide cutter, ESBRI and MEGA 7. The instability index range (16.90–38.78) clearly indicates that the protein is highly stable. α-helix mean value (27.11%) infers the protein is dominated by α-helix region. The aliphatic index (39.80–90.68) gives information that the protein is highly thermostable, prevalence by alanine amino acid in aliphatic side chain. No transmembrane domain was found in the protein which confirms the enzyme is extracellular in nature. Ancestor chart analysis confirmed that it is a part of carbohydrate metabolic process and more specifically a member of glycoside hydrolase super family.     

普通小麦Genomic-SSR和EST-SSR分子标记遗传差异及其与系谱遗传距离的比较研究

采用Genomic-SSR和EST—SSR标记技术,对来自我国北方冬麦区的18份普通小麦品种(系)的遗传多样性进行了探讨,并与系谱遗传距离进行了比较分析。研究发现,平均每个Genomic—SSR检测到的等位基因数为3．34个,明显高于EST-SSR的2．31个。遗传距离(GD)计算结果显示,18个小麦基因型之间的EST—SSR平均遗传距离较小,仅为0．3996,低于Genomic—SSR的GD平均值0．5458。尽管EST-SSR揭示出的多态性明显低于Genomic-SSR,但系谱分析和聚类结果均表明,与Genomic—SSR相比,EST—SSR标记能更准确地反映出不同小麦基因型之间的遗传和亲缘关系。据此可以认为,EST—SSR是评价小麦遗传多样性的一种理想标记形式。研究还证实,一个骨干亲本与由其衍生出来的品种(系)之间的遗传差异一般较小,并对拓宽普通小麦遗传基础的策略和方法进行了讨论。     

119份小麦种质资源醇溶蛋白遗传多样性分析

利用A-PAGE对119份小麦种质资源进行了醇溶蛋白遗传多样性分析。结果显示,共分离出蛋白带1 938条,迁移率不同的谱带类型116种,其中编号为10和14的2种谱带出现频率最高,分别为54.62%和96.44%,其余114种谱带类型具有较强的多态性;每个种质材料的醇溶蛋白谱带数为10~24条,大部分为13~19条;供试种质间遗传距离在0.24~0.83,平均为0.54;聚类分析将所测材料分为6大类,与种质资源所反映的系统关系类似,表明醇蛋白在一定程度上能反映种质间的亲缘关系。     

星斗山常绿落叶阔叶混交林木本植物叶功能性状及其多样性特征分析

为探究亚热带常绿落叶阔叶混交林中木本植物叶功能性状的变异特征,以及群落功能多样性在海拔梯度下的响应规律。该研究以鄂西南地区的星斗山国家级自然保护区海拔1 200～1 700 m的常绿落叶阔叶混交林为研究对象,对群落内木本植物的叶面积(LA)、比叶面积(SLA)、叶干物质含量(LDMC)、叶厚度(LT)、叶氮含量(LNC)、叶磷含量(LPC)6种叶功能性状的变异特征进行了分析,并分析了群落水平下木本植物叶功能性状和功能多样性对海拔变化的响应。结果表明:(1)星斗山保护区内木本植物叶面积、比叶面积、叶干物质含量、叶厚度、叶氮含量和叶磷含量平均值分别为151.49 cm~2、247.98 cm~2/g、34.08%、0.21 mm、16.59 mg/g和0.04 mg/g,其变异幅度依次为206.96%、57.00%、28.15%、52.38%、24.83%和76.92%。(2)在植物科、叶习性、生活型和树高4个因素中,科类群对6种叶功能性状的影响最大,其次为叶习性。(3)海拔对叶面积、叶干物质含量、叶磷含量影响极显著(P0.001),但对比叶面积、叶厚度和叶氮含量无显著影响(P0.05)。(4)不同海拔梯度上群落生物承载量、功能丰富度、功能分离度和功能离散度均达到显著差异(P0.05),仅功能均匀度在海拔梯度上差异不显著。     

普通小麦、斯卑尔脱小麦、密穗小麦和轮回选择后代材料ISSR分子标记遗传差异研究

首次采用ISSR（Inter-Simple Sequence Repeat)分子标记,对我国北方冬麦区普通小麦（14份）、斯卑尔脱小麦（10份）、密穗小麦（11份）和一批以外源小麦为主要血缘的优良轮回选择后代（12份）共47份材料进行了遗传差异研究,以探讨拓宽杂交小麦育种亲本遗传基础的途径,并分析利用ISSR分子标记构建小麦杂种优势群的可行性。所用11个ISSR引物在47份材料中共扩增出238条带,其中208条具有多态性,占总数的87．4％。每个引物可以扩增出11－38条多态性带,平均为18．8条。比较分析发现,不同类型材料群体内的ISSR多态性都很高,其中以普通小麦最高（80．3％）,轮回选择后代次之（78．7％）,斯卑尔脱小麦（75．0％）和密穗小麦（74．9％）相对较小。遗传距离（GD）计算结果表明,不同类型材料群体间的平均遗传距离在0．3115－0．3442之间,明显高于不同类型材料群体内的GD平均值（0．2351－0．2743）,特别是轮回选择后代材料与普通小麦、斯卑尔脱小麦和密穗小麦之间也具有较大的遗传差异,平均遗传距离分别为0．3217、0．3256和0．3198。聚类结果显示,普通小麦、斯卑尔脱小麦、密穗小麦和轮回选择后代材料明显划分为4大不同类群。斯卑尔脱小麦、密穗小麦以及外源小麦（含国内）为主要血缘的轮回选择后代单独聚在一起,是与其他材料明显不同的一个新的类群,表明利用轮选择方法创建新的小麦杂种优势群是可行的。另外,仅利用11个ISSR引物就能将所有供试的47份材料明显区分开来,并准确地确定各个基因型之间的遗传差异和亲缘关系。据此,提出了可以利用ISSR分子标记对小麦杂种优势群进行划分的结论。     

小麦TaLEA1基因的表达特征及抗逆功能验证

我国土壤盐碱化日益严重,对我国的粮食安全造成了严重威胁,因此耐盐基因挖掘对作物耐盐育种非常重要。许多研究表明胚胎发育晚期丰富蛋白(LEA)在植物应对非生物胁迫中发挥积极作用。本研究以小麦TaLEA1基因为研究对象,分析了其表达蛋白的理化性质及基因表达模式,并通过在拟南芥中过表达,分析Ta LEA1基因的抗逆功能。结果表明,TaLEA1基因的表达蛋白属于第3组LEA蛋白,是稳定的亲水蛋白,富含α-螺旋、β-转角等结构。Ta LEA1基因在小麦根、茎、叶、花、种子等不同组织中均有表达,盐胁迫条件诱导其高表达。在拟南芥中过表达TaLEA1基因,显著提高了盐胁迫下转基因拟南芥的种子萌发率、根长及盐和旱胁迫下的叶绿素含量。本研究结果为LEA基因抗逆机理的研究和耐盐基因的挖掘提供了重要信息。     

长湖水生植物多样性及其变化

研究了湖北省第三大湖泊长湖水生植物多样性的现状及其长期变化,并探讨了多样性丧失的机理及多样性恢复与保护的有效途径。主要结论：(1)长湖现有水生植物98种,多度最大的是微齿眼子菜(Potamogeton maackianus)、密齿苦草(Vallisneria denseserrulata)、野菱(Trapa incisa)、双角菱(T.bispinosa)、菹草(Potamogeton crispus)、紫萍(Spirodela polyrhiza)、穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)、满江红(Azolla imbricata)。(2)长湖现有水生植物群丛类型14个,群落物种多样性指数最高的是芡实 野菱 双角菱群丛(Euryale ferox Trapa incisa T.bispinosa Ass.),其次为轮叶黑藻 密齿苦草|大茨藻群丛(Hydrilla verticillata Vallisneria denseserrulata Najas marioa Ass.)与竹叶眼子菜 穗花狐尾藻群丛(Potamogeton malaianus Myriophylhum spicatum Ass.)。(3)20年来,已有6种水生植物和7个水生植物群丛类型从长湖消失,植被覆盖率下降了54．85％,全湖平均单位面积生物量下降了69．78％。(4)多样性丧失的主要原因是过度养殖、过度打草和耙捞作业,以及由此导致的湖水透明度的大幅度下降。(5)多样性恢复的有效途径是政府部门的行政干预与经济支持。     

Elevation,Topography, and Edge Effects Drive Functional Composition of Woody Plant Species in Tropical Montane Forests

Tropical montane forests comprise heterogeneous environments along natural gradients of topography and elevation. Human‐induced edge effects further increase the environmental heterogeneity in these forests. The simultaneous effects of natural and human‐induced gradients on the functional diversity of plant leaf traits are poorly understood. In a tropical montane forest in Bolivia, we studied environmental gradients associated with elevation (from 1900 m to 2500 m asl), topography (ridge and gorge), and edge effects (forest edge vs. forest interior), and their relationship with leaf traits and resource‐use strategies. First, we investigated associations of environmental conditions (soil properties and microclimate) with six leaf traits, measured on 119 woody plant species. Second, we evaluated changes in functional composition with community‐weighted means and functional structure with multidimensional functional diversity indices (FRic, FEve and FDiv). We found significant associations between leaf traits and soil properties in accordance with the trade‐off between acquisition and conservation of resources. Functional composition of leaf traits shifted from the dominance of acquisitive species in habitats at low altitudes, gorges, and forest interior to the dominance of conservative species in habitats at high altitudes, ridges, and forest edges. Functional structure was only weakly associated with the environmental gradients. Natural and human‐induced environmental gradients, especially soil properties, are important for driving leaf traits and resource‐use strategies of woody plants. Nevertheless, weak associations between functional structure and environmental gradients suggest a high redundancy of functional leaf traits in this tropical montane forest.     

DNA多态性及其在植物功能基因组学研究中的应用

DNA多态性是生物多样性的基础。本综述了DNA多态性的影响因素,并就DNA多态性应用于基因定位、基因克隆以及基因功能分析等领域进行了探讨,展示了DNA多态性在植物功能基因组学研究中的广阔应用前景。     

山西五鹿山植物物种多样性及其海拔梯度格局

采用典型取样法,沿海拔梯度对五鹿山自然植被进行调查。结果表明：五鹿山主要群落类型为辽东栎(Quercus wutaishanica)群落、油松(Pinus tabulaeformis) 群落、茶条槭(Acer ginnala) 群落、白皮松(Pinus bungeana)群落、暴马丁香-茶条槭（Syringa reticulate-Acer ginnala）群落和白桦(Betula platyphylla)群落。其中,辽东栎群落略占优势,这可能暗示着该地区植被具有继续向暖温带落叶阔叶林演替的倾向。各层次植物物种丰富度呈现出草本层>灌木层>乔木层特征,Shannon Wiener多样性指数和Simpson多样性指数整体规律为草本层>灌木层>乔木层。以五鹿山森林群落不同层次的各种物种多样性指数和森林群落总体重要值为测度指标,均暗示着五鹿山植被演替正处于亚顶极群落阶段。五鹿山植物多样性沿海拔梯度呈现出近似中海拔高的单峰格局,这是由于植物物种多样性受温度、湿度、人为等因素干扰。     

植物转座子及其在番茄功能基因组的应用

转座子作为插入突变原或分子标签被广泛应用于基因的分离和克隆,已成为发现新基因和基因功能分析的有效工具。该文综述了植物转座子及其在基因分离中的研究进展,并讨论其在番茄功能基因遗传资源、功能基因组分离等研究中的应用。     

辽宁老秃顶子自然保护区植物区系多样性

通过野外实地调查,利用植物区系谱、多样性指数、相关分析和聚类模型等方法,对辽宁老秃顶子植物区系多样性进行量化分析,揭示山地生物多样性特点、规律以及与周边植被生态的关系。结果表明:(1)辽宁老秃顶子自然保护区种子植物种类组成丰富,共有野生种子植物123科429属1 006种,且优势科现象明显,单种属和少种属占比率较高,表现出一定古老残遗性。（2）老秃顶子自然保护区植物种的区系分布型多样,区系组成复杂,来源较广泛,具有一定古老性,但植物特有现象不明显,以温带性质分布种为主,符合暖温带北部的华北植物区系特点。(3)老秃顶子山与相邻9个山地比较,植物区系Shannon-Wiener指数差异明显(1.736～2.259),其中庐山和徂徕山的Shannon-Wiener指数较高,而白石砬子和长白山的较低;10个山地的Simpson指数差异不显著(0.711 4～0.871 5)。(4)相关性分析显示,10个不同山地植物区系之间的相似程度显著,相关系数达0.617～0.995;聚类分析显示,老秃顶子山与千山、凤凰山的植物区系关系较近。本研究结果支持老秃顶子山、千山和凤凰山共同划归华北植物区系的观点,认为把老秃顶子山保护区植物区系划归于华北山地植物亚地区较为合理。     

广州市植物多样性现状调查与分析

为摸清广州市植物资源状况及生态环境变化动态,对广州市的维管植物和生物多样性热点区域的植被群落进行了调查和比较分析.在种类方面,共记录到广州市维管植物230科1362属3508种,其中石松类和蕨类植物25科78属174种,裸子植物8科20属34种,被子植物197科1264属3300种;属于国家重点保护野生植物的有20种,...     

四川小麦地方品种Gli-1、Gli-2和Glu-1位点的遗传多样性(英文)

运用APAGE和SDS_PAGE方法 ,研究了 89个四川小麦 (TriticumaestivumL .)地方品种Gli_1、Gli_2和Glu_1位点的遗传多样性。在这些地方品种中 ,总共发现 32种醇溶蛋白带型和 3种高分子谷蛋白带型。在Gli_1、Gli_2和Glu_1位点上 ,分别检测出 14、15和 5个等位基因。在每一个位点上 ,出现频率最高的等位基因分别为Gli_A1a(89% ) ,Gli_B1h (46 % ) ,Gli_D1a (6 5 % ) ,Gli_A2a (6 4% ) ,Gli_B2j (45 % ) ,Gli_D2a (48% ) ,Glu_A1c (99% ) ,Glu_B1b (99% )和Glu_D1a (10 0 % )。四川小麦地方品种的Nei’s遗传变异系数平均为 0 .370 6 ,变幅为 0到 0 .70 87;其中Gli_B2位点的遗传多样性最高 ,而Glu_D1位点最低。同时 ,Gli位点的遗传多样性高于Glu_1位点的遗传多样性 ,但又低于现代品种Gli位点的遗传多样性。这些结果说明四川地方小麦品种的遗传基础狭窄。在研究中 ,“成都光头”与“中国春”的醇溶蛋白和高分子谷蛋白的带型完全一致 ,进一步证实“中国春”是“成都光头”的一个选系。