水稻扇型植硅体野生–驯化特征研究进展

近年来,植硅体分析方法被广泛应用于考古学领域,为世界农业起源、演化研究提供了新的手段和关键证据,其中在稻作农业起源和传播的研究中,水稻扇型植硅体对于发现、鉴定水稻遗存起到了重要的作用。研究农业起源的关键,是找到地质考古记录中的植物遗存,并准确鉴定野生–驯化特征,本文介绍了水稻扇型植硅体鉴定方法从定性到定量研究的历史,重点阐述了现代野生稻生长区、驯化水稻田、旱稻田表土中水稻扇型植硅体鱼鳞状纹饰研究的新进展,明确了野生、驯化水稻扇型植硅体研究中关于个体鉴定、选择和鱼鳞状纹饰计数的标准,在此基础上讨论了野生和驯化水稻扇型植硅体纹饰产生差异的可能原因和机制。希望通过本文的总结与讨论,能够使植硅体分析方法在作物起源和传播的研究中得到更准确、更广泛的应用。     

植硅体形态的研究进展

植硅体作为古环境的代用指标是以植硅体形态分类研究为基础的,植硅体分类研究程度将直接影响到植硅体应用的精度及深度。从植硅体的植物母体来源分析和讨论,分别总结和比较多种植物(21科的草本植物及20科的木本植物)科、属乃至种级水平上的典型植硅体类型,植硅体组合特征及同一类型植硅体的细微差别。综合多位学者的认识,以期能够完善植硅体形态学研究,为植硅体在现代植物分类、重建古环境、环境考古等领域提供有意义的证据和资料。     

青藏高原常见早熟禾亚科植硅体形态特征初步研究

文章对采自青藏高原地区早熟禾亚科（Pooideae）常见的10属19种现代植物进行详细的植硅体形态描述、分类、统计、测量和对比。分析发现：青藏高原现生植物早熟禾亚科（Pooideae）特有的植硅体形态主要包括帽型、齿型、针茅哑铃型和针茅多铃型,同时发育塔型、棒型、尖型、刺球型等其它亚科常见的类型。初步明确了部分属一级的植硅体形态特点,例如,羊茅属（Festuca）、早熟禾属（Poa）等主要发育尖顶帽型;长芒草（Stipa bungeana Trin．）、赖草（Leymus secalinus（Georgi）Tzvel．）等主要发育平顶帽型;针茅属（Stipa）主要发育针茅哑铃型;早熟禾属（Poa）、三毛草属（Trisetum）同时发育较丰富的帽型和齿型。为进一步地深入研究该区草原植被群落的演替过程和规律提供了植硅体形态学分析的基础。     

松嫩草原典型群落植硅体固碳与植硅体类型关系研究

探讨植硅体固碳能力与植硅体形态间关系,可以更精确估算群落植硅体固碳量,同时为植硅体固碳机制解释提供依据。本文在松嫩草原选取28个群落样方进行研究,按优势植物分为禾本科、莎草科、菊科三种群落类型,采用植硅体碳含量来指示植硅体自身的固碳潜力,植硅体碳占干物质含量指示群落长时间固碳能力(以下简称群落固碳能力),植硅体百分含量与固碳有关指标间的相关性来指示不同植硅体类型的固碳贡献量。研究发现:与非短细胞植硅体相比,短细胞植硅体的百分含量与植硅体碳含量、植硅体碳占干物质含量间的相关性更显著,因而其对植硅体固碳的贡献相对更大。究其原因,本文认为这可能主要与松嫩草原的短细胞植硅体的产量大以及短细胞植硅体的形成过程有关。     

"植硅体"含义和禾本科植硅体的分类

针对国内文献中对英文“Phytolith”等词语的中文译名呈多样化现象,建议统一用“植硅体”来涵盖之,其含义包括“Opal phytolith”和“Silica bodies”等,代表一门新兴学科,即植硅体学,已有的禾本科植硅体分类中,不同学者采用了各自不同的分类规则和术语,本文通过分析,对比现有禾本科植硅体不同的分类方案,以期对其分类系统的研究现状和所存在问题提出看法,有利于今后深入研究。     

松嫩草原典型群落植硅体碳汇

植硅体碳汇是草原碳汇的重要部分。本研究选取松嫩草原中禾本科群落、莎草科群落、菊科群落为对象,通过湿式灰化法提取植硅体,并通过碱溶分光光度法对植硅体碳量进行测定。根据植硅体含碳量估算了松嫩草原的植硅体碳封存速率,探讨了禾本科群落、莎草科群落、菊科群落植硅体碳封存能力的差异。结果表明:松嫩草原的植硅体碳封存速率为1.67 kg CO₂·hm^-2·a^-1。群落植硅体含碳量与植硅体含量之间有显著的负相关关系(P<0.05,R²=0.94)。不同群落植硅体碳封存能力存在显著的差异,群落植硅体碳封存速率分别为:莎草科群落(2.151 kg CO₂·hm^-2·a^-1)、禾本科群落(1.716 kg CO₂·hm^-2·a^-1)、菊科群落(1.218 kg CO₂·hm^-2·a^-1)。群落植硅体碳封存能力受到群落组成...     

母岩与竹龄对毛竹竹叶中硅和植硅体碳含量的影响

在浙江省毛竹主产区,采集不同母岩类型(花岗岩、砂页岩、凝灰岩)和不同竹龄(1、3年生)的毛竹竹叶样品,研究了不同母岩和竹龄对毛竹叶片中硅与植硅体碳含量的影响,以及竹叶样品中硅和植硅体含量之间的相关关系.结果表明: 母岩、竹龄对毛竹竹叶中硅和植硅体含量均有显著影响,不同母岩土壤毛竹竹叶中硅含量表现为花岗岩(33.19 g·kg^-1)>砂页岩(32.64 g·kg^-1)>凝灰岩(24.51 g·kg^-1),植硅体含量表现为花岗岩(105.81 g·kg^-1)>砂页岩(93.50 g·kg^-1)>凝灰岩(59.40 g·kg^-1);3年生毛竹竹叶中硅与植硅体含量均显著高于1年生.母岩与竹龄对竹叶植硅体碳含量均无显著影响,而对竹叶干物质植硅体碳含量存在显著影响.3种母岩发育土壤上毛竹叶中硅与植硅体含量间呈显著正相关;但1年生竹叶中两者之间无显著相关性.要准确估算全国不同地域、不同土壤类型毛竹竹叶的植硅体含量时,需要考虑母岩、植物株龄的影响.     

水稻植硅石沉积硅的有机组分研究

硅是最新确认的植物必需元素,但硅在高等植物中的沉积机理尚未揭示.以新鲜水稻茎、叶为材料,分别采用传统湿法灰化和低温粉碎自然沉降法分离出植硅石,HF溶液溶解、离心后用NaOH等溶液对沉淀物逐级分离、提取,得到一系列碱性有机物质,上清液层析脱盐后得到酸性蛋白质;将各组分分别与硅溶液进行反应.结果表明传统湿法灰化提取水稻植硅石不含有能够沉淀硅的物质,低温粉碎自然沉降法提取的植硅石含有两种组分能够诱导形成硅沉淀.这两种物质分别为来自HF提取液中的酸性蛋白和来自NaOH提取液的碱性多肽与酚类混合物.酸性提取液中含有相对分子质量约为14.4 kD的蛋白质,与硅藻沉淀硅的蛋白相对分子质量近似.不同酸碱度下酸性蛋白对硅的沉积量不同,以pH 5左右诱导量最大.     

盐碱胁迫下羊草植硅体的形态变化

对6个不同盐碱度梯度环境的羊草(Leymus chinensis)群落中生长状况良好的羊草进行人工筛选, 选取其中长势相近、叶片大小一致的羊草叶片, 用湿式灰化法提取植硅体并对其进行分类和命名, 共统计植硅体3387粒, 鉴定出植硅体类型10类, 分别是平顶帽型、尖顶帽型、刺帽型、光滑棒型、刺棒型、似牛角棒型、尖型、板型、蜂窝状和其他类型。随着盐碱浓度的增加, 帽型、棒型、尖型、板型和蜂窝型都有不同程度的变化。帽型植硅体的百分含量都有不同程度的增加, 6组样品中同种形态植硅体的大小有一定差别, 植硅体的大小随着盐碱度的升高呈现出不同程度的变化, 总体上有增大的趋势。     

绿竹和麻竹地上部植硅体碳封存潜力

可以在土壤中稳定存在数千年甚至上万年之久的植硅体碳(phytolith-occluded organic carbon,PhytOC)是陆地植物生态系统长期碳封存的重要机制之一。选取福建南靖地区绿竹(Dendrocalamopsis oldhami(Munro)Keng f.)和麻竹(Dendrocalamus latiflorus Munro)两种重要丛生竹为研究对象,采集其竹叶、竹枝和竹秆样品,用微波消解法提取植硅体,采用碱溶法测定植硅体中碳含量,以比较两种丛生竹的植硅体碳封存潜力和封存速率。结果表明:绿竹和麻竹林地上部不同器官中Si含量变幅分别为4.95—37.53 g/kg和2.01—34.05 g/kg,植硅体含量变幅分别为3.35—100.80 g/kg和1.57—84.06 g/kg,两者地上部不同器官中的含量大小顺序均为叶枝秆。绿竹和麻竹林地上部不同器官干物质中的植硅体碳含量变幅分别为0.51—2.85 g/kg和0.17—2.22 g/kg。绿竹和麻竹林地上部PhytOC储量变幅分别为5.1—13.9 kg/hm~2和1.2—6.3 kg/hm~2。绿竹和麻竹地上植株不同器官中的最高PhytOC储量分别为枝和叶。绿竹和麻竹地上部PhytOC总储量分别为24.3 kg/hm~2和11.1 kg/hm~2。绿竹和麻竹林地上部PhytOC封存速率分别为0.051—0.131 t-e-CO_2hm~(-2)a~(-1)和0.0099—0.0139 t-e-CO_2hm~(-2)a~(-1),以绿竹和麻竹的最高PhytOC封存速率计算,我国绿竹林和麻竹林的地上植株部每年可分别封存1965.29 t CO_2和1520.11 t CO_2。     

水稻株形对纹枯病抗性的影响

利用240份源于珍汕97B/明恢63的重组自交系水稻(Oryza sativa L.)群体,连续2年调查纹枯病病级与水稻生育期、株高和叶片长宽等18个株形性状的关系.对株形性状与纹枯病病级进行了偏相关分析.实验结果,只有植株松紧度与病级表型偏相关两年中都达到了显著或极显著水平,倒2叶基角、穗层整齐度等8个性状与病级之间的偏相关只有一年达显著或极显著水平.结合构建的分子标记遗传连锁图谱,对各性状进行QTL定位.在抗纹枯病QTL相近区间仅检测到控制分蘖角、植株松紧度和倒2叶基角的QTLS,未发现其余株形性状QTLs与抗纹枯病QTLs分布在同一染色体上.结果表明,水稻对纹枯病的抗性主要是由本身抗性基因控制,株形对纹枯病抗性表达的影响主要是间接影响,即通过改变田间小气候而影响发病程度.抗纹枯病育种在累加主效抗纹枯病QTLs的同时,也要注重选择不利于纹枯病发展的株形性状.     

水稻株形对纹枯病抗性的影响

利用240份源于珍汕97B／明恢63的重组自交系水稻(Oryza sativa L.)群体,连续2年调查纹枯病病级与水稻生育期、株高和叶片长宽等18个株形性状的关系。对株形性状与纹枯病病级进行了偏相关分析。实验结果,只有植株松紧度与病级表型偏相关两年中都达到了显著或极显著水平,倒2叶基角、穗层整齐度等8个性状与病级之间的偏相关只有一年达显著或极显著水平。结合构建的分子标记遗传连锁图谱,对各性状进行QTL定位。在抗纹枯病QTL相近区间仅检测到控制分蘖角、植株松紧度和倒2叶基角的QTLs,未发现其余株形性状QTLs与抗纹枯病QTLs分布在同一染色体上。结果表明,水稻对纹枯病的抗性主要是由本身抗性基因控制,株形对纹枯病抗性表达的影响主要是间接影响,即通过改变田间小气候而影响发病程度。抗纹枯病育种在累加主效抗纹枯病QTLs的同时,也要注重选择不利于纹枯病发展的株形性状。     

中国野生蜜蜂形态描述与地理分布概况

对2010年5月-9月采集的蜜蜂属Apis中野生蜜蜂进行鉴定,根据形态特征编制了中国蜜蜂属的分类检索表,并对各个种的主要形态特征进行了描述,同时对野生蜜蜂在我国及世界的分布情况进行了简要介绍。本文期望通过这次采样及基础研究推动对野生蜜蜂研究以及野生蜜蜂的保护工作的重视。     

原、异位保存东乡野生稻主要农艺性状的比较研究

为了解原、异位保存东乡野生稻主要农艺性状的变化,对庵家山普通野生稻原、异位群体进行了考察和比较分析。结果表明,原、异位保存的东乡野生稻在每穗总粒数、每穗实粒数、结实率等方面存在较大的差异,如异位保存的东乡野生稻每穗总粒数平均为58.28粒,比原位多11.44粒,但其每穗实粒数却较少,为9.89粒,结实率降低了45.43%。从种植环境可以发现,异位保存圃的环境不适宜东乡野生稻的生长,应该选择与原生境相类似的种植环境,以便于东乡野生稻的保存、研究与利用。     

籼稻标记性状等基因系的构建

选用涉及水稻(Oryza sativa L.)全部12条染色体的、表现简单遗传且易于识别的形态标记材料27份,以早籼品种浙辐802为轮回亲本,经10余次回交,转育成一套籼型标记等基因系.在此基础上,对同一染色体上的标记进行聚合,育成了15份双标记等基因系.该套材料除所带标记性状外,生育期、株高、分蘖力和穗子大小等主要农艺性性状与轮回亲本基本相仿.     

Distribution and Organization of AA Genome- specific and Tandemly Repetitive Sequences in Chinese Common Wild Rice and Cultivated Rice

Repetitive DNA sequences are useful molecular markers for studying plant genome evolution and species diversity. The authors report the isolation and characterization of repetitive DNA sequences (pOs139) from Oryza sativa cuhivars "Zhaiyeqing". By Southern blot analysis, the authors discovered that pOs139 sequences were organized not only tandemly, but also highly specifc for the AA genome of Oryza genus. Sequence analysis revealed that the clone pOs139 contains a 355 bp repetitive unit. The genomic DNA of 29 Chinese common wild accessions, and 43 cultivated rice accessions, were analyzed by Southern blot with pOs139 as a probe. The results illustrated that there was significant difference in hybridization patterns between japonica and indica subspecies. Hybridization bands of indica subspecies were much more than those of japonica, and the Chinese common wild rice was similar to indica in hybridization patterns. The copy number estimated by dot blot hybridization analysis indicated that a considerable degree of variation existed among different accessions of O. sativa and the Chinese common wild rice. It is interesting to note that japonica subspecies contains relatively low copy numbers of pOs139-related repetitive DNA sequences, while the indica and Chinese common wild rice contain relatively high copy numbers.     

籼稻标记性状等基因系的构建

选用涉及水稻(Oryza sativa L．)全部12条染色体的、表现简单遗传且易于识别的形态标记材料27份,以早籼品种浙辐802为轮回亲本,经10余次回交,转育成一套籼型标记等基因系。在此基础上,对同一染色体上的标记进行聚合,育成了15份双标记等基因系。该套材料除所带标记性状外,生育期、株高、分蘖力和穗子大小等主要农艺性状与轮回亲本基本相仿。     

基于DUS测试的水稻标准品种形态性状多样性分析

对水稻DUS测试标准品种进行多样性评价,为DUS测试标准品种的选择和优化提供依据。以DUS测试指南中规定的49个水稻标准品种为材料,根据2008年在杭州田间试验对59个形态性状的调查数据,利用PopGen32软件计算了等位变异数、有效等位变异数和Shannon's多样性信息指数,对标准品种的形态性状多样性进行了评价;并根据其多样性参数采用NTSYS软件对标准品种进行了聚类分析。结果表明,59个形态性状在19份籼稻和30份粳稻品种中分别检测到201和262个等位变异,平均每个性状可以检测到3.4068（籼稻）和4.4407(粳稻)个等位变异,籼、粳稻类群中59个性状的平均Shannon's多样性指数分别为0.8318（0~1.7674）和0.9828（0~1.8547）。聚类分析结果表明,籼、粳稻群体内品种间的形态性状相似系数分别介于0.45~0.81和0.36~0.76,取相似系数0.70为阈值,可将19份籼稻和30份粳稻品种分别分为16和27类。多样性分析表明本研究的49个品种形态性状多样性丰富,具有标准品种性状描述的示例和校正作用;根据聚类分析结果,可将现有标准品种的数量减少至43个。本研究为水稻新品种DUS测试中标准品种的选择和优化提供了参考依据,同时也可供研制其他植物的DUS测试标准借鉴。     

柳叶蕨属（鳞毛蕨科）分类性状观察

通过查阅馆藏标本和野外观察,对柳叶蕨属(Cyrtogonellum Ching)的形态特征进行了比较和分析。研究发现,叶脉游离或网结、顶羽片的有无、羽片对数和孢子表面纹饰等4个形态特征较为稳定,可以作为属下分类的主要依据;羽片形状和羽片大小在各个大类中较为稳定,但难以区分近缘种;而植株大小易受生境条件的影响,变异较大,不能单独用作属下分种的依据。     

水青树特殊管胞的分布位置及其形态特征的研究

针对水青树（Tetracentron sinense）中一类特殊管胞进行较为全面的观察研究,判断细胞种类并分析维管组织输导机理及树木进化过程中的细胞演化规律。通过切片和解离技术,借助光学显微镜和电子显微镜对34年生水青树特殊管胞的分布位置和形态特征进行观察。结果表明：(1)特殊管胞在树木水平方向自内向外径向呈串排列,并贯穿年轮界限,多为一列,少数两列,且较为稀见。每个特殊管胞弦向左右两侧或单侧均与木射线细胞相连通。纵向上,特殊管胞单独或数个上下端接相连。(2)特殊管胞主要有以下3种类型：无端壁的纺锤形,有一个倾斜端壁,以及有两个倾斜端壁。特殊管胞的平均长度为286.44μm;横切面为四边形,平均弦向宽度为55.22μm,其平均壁厚为1.53μm。(3)特殊管胞两端封闭,无穿孔。(4)特殊管胞侧面壁上的纹孔数量较多且纹孔膜明显可见,具体表现为：弦面壁上布满特殊管胞之间的具缘纹孔,呈对列、互列偶见梯状排列;径面壁上存在与射线细胞间的具狭缘单纹孔,呈大圆形至椭圆形,每区域多为2～10个纹孔,呈1～4排横列;径面壁上与正常管胞间几无纹孔。水青树特殊管胞分布有一定规律,其长度远小于水青树正常管胞...