桃树修剪分枝模式的模拟

在不同修剪手法下,对栽培桃树(Prunuspersica(L.)Batsch)不同母枝上的分枝模式进行了比较研究.从分枝模式来看:修剪后的母枝基本由3个不同的区域组成,基部是不萌发的潜伏芽形成的未分枝区域;中部是延迟分枝和多次分枝组成的分枝区域(主要的枝条类型有短枝、长枝和多次枝);顶部是被剪除的部分.我们通过隐式半马尔可夫模型来模拟这一分枝模式,主要是定量描述1次枝和多次枝在母枝上的数量及其分布状况.在上述模型中,未分枝区、延迟分枝区和多次分枝区称为瞬时态,被剪除的部分称为吸收态.模拟的结果与观察的结果进行对比后发现,两者具有很好的一致性.这说明隐式半马尔可夫模型是模拟植物分枝过程的一种有效方法,尽管隐式半马尔可夫链模型只是一个描述性的模型,但仍能对其所描述的生物现象进行解释,在预测修剪手法对母枝分枝模式影响方面比传统的方法具有明显的优势.本研究结果是建立三维虚拟桃树树冠分枝结构的基础.     

桃树修剪分枝模式的模拟

在不同修剪手法下,对栽培桃树(Prunuspersica(L.)Batsch)不同母枝上的分枝模式进行了比较研究。从分枝模式来看修剪后的母枝基本由3个不同的区域组成,基部是不萌发的潜伏芽形成的未分枝区域;中部是延迟分枝和多次分枝组成的分枝区域(主要的枝条类型有短枝、长枝和多次枝);顶部是被剪除的部分。我们通过隐式半马尔可夫模型来模拟这一分枝模式,主要是定量描述1次枝和多次枝在母枝上的数量及其分布状况。在上述模型中,未分枝区、延迟分枝区和多次分枝区称为瞬时态,被剪除的部分称为吸收态。模拟的结果与观察的结果进行对比后发现,两者具有很好的一致性。这说明隐式半马尔可夫模型是模拟植物分枝过程的一种有效方法,尽管隐式半马尔可夫链模型只是一个描述性的模型,但仍能对其所描述的生物现象进行解释,在预测修剪手法对母枝分枝模式影响方面比传统的方法具有明显的优势。本研究结果是建立三维虚拟桃树树冠分枝结构的基础。     

支持物倾角对攀援植物栝楼形态和生长的影响

支持物倾角的变化将引起攀援植物“自遮荫”程度的改变 ,从而影响植物的生长和行为。以攀援植物栝楼 ( Trichosantheskirilowii)为材料 ,通过实验生态学的方法 ,研究了 4种支持物倾角下植株的生长和觅食行为的差异。结果表明 :( 1 )不同生长发育期栝楼植株形态对自遮荫差异的可塑性反应程度不一 ,不同角度攀援生长植株在生长前期均比生长后期有较敏感的形态可塑性反应。 ( 2 )自遮荫程度随支持物倾角的增大而增强 ,较强自遮荫环境下植株比较弱自荫环境下的植株有更大的形态可塑性。 ( 3)比主茎长、比叶面积、生物量对叶片和叶柄的配置在 4种攀援生长形式间差异均不显著。不同角度攀援植株主要通过改变分枝数量、分枝形态和分枝生物量配置以适应支持物倾角的变化 ,这说明 ,自遮荫对植株形态和生物量配置仅产生有限的影响。 ( 4 )分枝能力、分枝数量以及分枝生物量配置均在大角度攀援生长中最大 ,且与小角度攀援生长植株间有显著差异。 ( 5 )水平攀援生长植株主要通过增大主茎生物量投资以充分占有生境 ,而大角度攀援生长植株则主要通过分枝茎扩展以占据有利生境 ,不同攀援生长植株有不同的觅食行为。     

西藏野生芥菜型油菜构件种群相互关系及其与气候因素的灰色关联度分析

以生物构件理论为基础,运用灰色关联分析技术对西藏野生芥菜型油菜种群构件结构与环境因子的关系进行了研究。结果表明:1)每株角果数、每角果粒数和粒重是产量构成的重要指标,随着每株角果数、每角果粒数和粒重的增大,西藏野生芥菜型油菜的产量明显增加,它们之间的构件因子关联度较大;2)主茎系统是西藏野生芥菜型油菜植株的基础,其间的关联性显示了西藏野生芥菜型油菜植株构件组成的整合作用;3)一级分枝长度、一级分枝角果数、二级分枝数、一级分枝粗度之间有较大的关联度,但与一级分枝发生高度关联度相对较小;4)研究的7个环境因子与西藏野生芥菜型油菜种群的生长关系均较密切,且温度是影响西藏野生芥菜型油菜分布和生命活动相对重要的环境因子,而降水为次要因子。     

适宜河北省旱寒区的冬油菜品种的筛选

筛选适宜河北省低平原地区种植的油菜品种,同时实现生态效益和经济效益,为相似气候区油菜品种的种植选择及种植结构的调整提供理论依据。以16个油菜品种为材料,对品种间农艺性状的变化进行方差分析、相关性分析和聚类分析。各品种间分枝部位存在差异,变异系数为61.82%,品种JR5分枝部位最低,14T×38最高;其次差异较为明显的是产量和二次分枝数,变异系数分别为26.69%和24.89%,14T×38产量最高,20SY-13最低。二次分枝数最大和最小的品种分别为20SY-13和天油142。油菜产量与一次分枝数和主花序角果数呈极显著正相关(P<0.01),株高与分枝部位、主花序长度和主花序角果数呈显著正相关关系,一次分枝数与主花序角果数呈显著正相关(P<0.05),二次分枝数与主花序角果数呈极显著负相关。当欧式距离为5时,16个油菜品种可分为五大类。选择株高较高、一次分枝数和主花序角果数较多、二次分枝数较少且可以在当地正常越冬的油菜品种进行种植,可以获得较高水平产量;20SY-13在当地秋季种植应注意安全越冬。     

西藏野生油菜种群间角果趋同生长格局研究

西藏地处我国西南边陲,素有"世界屋脊"和"地球第三极"之称。由于地质史独特,地形地貌复杂,气候带全,土壤类型繁多,野生植被多样,凡此种种,西藏油菜生境具有全球最典型的立体生境特色,其生态环境千差万别,堪称全球之最,独特而复杂的油菜生境,产生了丰富多样的野生白菜型油菜(Brassica Campestris)和野生芥菜型油菜(Brassica juncea)遗传资源。本文根据植物种群的构件理论,采用大样本取样方法,对西藏野生白菜型油菜和野生芥菜型油菜分枝进行了角果种群统计的生长分析。结果表明,西藏野生白菜型油菜和野生芥菜型油菜一级分枝的角果数、角果生物量、角果生物量比例均呈现Peel-Reed模型变化规律,角果宽度与角果长度之间的生长关系均呈现Yield Density模型变化规律,显示出角果种群形成与生长过程的趋同生长格局与物质分配策略。     

油菜BnCr4基因RNAi载体构建及植株转化

该实验构建了含甘蓝型油菜黄化相关基因BnCr4特异片段反向重复结构的RNA干扰(RNAi)载体pFGC5941-Cr4,通过根癌农杆菌介导转化油菜,获得47株抗Basta的抗性再生油菜植株,其中10株经PCR鉴定为阳性转基因植株.随机选取3株经鉴定的转基因阳性油菜植株进行半定量RT-PCR分析,结果显示,相对于非转基因的野生型油菜,3株转基因植株中BnCr4基因的表达量分别降低了78.5%、8.5%、11.8%,表明该干扰载体转入油菜能特异引起植株BnCr4基因表达量下降.     

基于GreenLab原理构建油松成年树的结构-功能模型

 林木的结构-功能模型(functional-structural tree modeling, FSTMs)是基于器官级组件构建的将植物结构和功能结合起来的一类模型, 在应用于成年树时需要解决拓扑结构复杂性和年轮分配模式普适性的问题。该文以18年生和41年生的油松 (Pinus tabulaeformis)成年树为研究对象, 将GreenLab模型应用到成年树的模拟中。采用破坏性取样, 实测了2株油松成年树的形态结构, 利用子结构模型解决成年树拓扑结构复杂性的问题, 引入年轮影响系数λ, 将全局分配模式和Pressler模式结合起 来, 解决年轮分配模式在不同年龄和环境条件下不同的问题。模型的直接参数通过实测数据获得, 隐含参数利用非线性最小二乘法拟合反求获得。通过实测数据与模拟数据的对比、模拟数据与经验模型模拟数据的对比, 对模型的模拟效果进行了评估, 发现节间总重、针叶总重、树高、树干节间重观测值和模型模拟值建立的回归方程的决定系数为0.84–0.98, 结构-功能模型与经验模型对总生物量模拟的决定系数为0.95, 表明该模型能较真实地反映油松的结构和生长过程。     

甘蓝型油菜种子中油体的超微结构及蛋白质组分析

以甘蓝型油菜（Brassica napus L.）含油量较高的品种‘ZS11’、含油量中等的品种‘Westar’和‘Topas’以及含油量较低的品种‘ZS10’为实验材料,通过超微结构观察和统计,比较分析不同品种种子中油体形态、大小和数量的差异。研究结果显示,品种‘ZS11’种子子叶细胞油体排列致密,形态较小,大部分油体的直径低于1 μm;而在含油量中等或较低的品种中,种子子叶细胞油体排列均显疏松,其中‘Westar’和‘Topas’的油体较大,而‘ZS10’的油体大小不一。本研究还通过双向电泳分析进一步检测了‘Westar’和‘ZS11’种子中总蛋白和油体蛋白的差异表达情况。结果显示,‘Westar’和‘ZS11’种子总蛋白双向电泳图谱中,表达量具有2倍以上差异的蛋白质点共有57个;其中在‘Westar’中特异表达的种子总蛋白质点有24个,在‘ZS11’中有23个。在上述2个品种油体蛋白双向电泳图谱中,表达量具有2倍以上差异的蛋白质点共有52个,在品种‘Westar’中特异表达的有2个,‘ZS11’中有13个。表明不同含油量的油菜品种种子在油体的结构和蛋白组份上均存在差异。     

移栽期对于水稻分枝习性的影响

1956年我们进行連作晚稻移栽期试验时,发现不同移栽期,秧齡愈长,移栽愈晚,植株产生不同程度的分枝现象,这种分枝多半是从地上茎节葉腋间着生,由腋芽生长而成,这些分枝並且同样具有抽穗结实的能力。试验时我们所採用連作晚稻品种分秈、粳两组,秈型品种为“晚成”,粳型品种为“背晚”,均係当地选出的農家种;同在5月30日播种,在8/7、8/17、8/27三期分期移栽,秧齡日数为69—79—89天;根據观察,在各期生育过程中,8月7日移栽,僅分蘖节位较高(在9—8节间     

油菜绿色面积指数动态模拟模型

准确模拟绿色面积指数是作物生长模拟模型可靠预测作物生长和产量的关键。该研究的目的是以生理生态过程为基础,构建油菜(Brassica napus)叶面积指数和角果面积指数变化动态的模拟模型。油菜叶面积指数模型综合考虑了库或源限制下的叶面积增长模式,其中库限制下叶面积指数的增长呈指数方程,且受到温度、水分和氮素因子的影响;源限制下叶面积指数增长用比叶面积法来模拟。油菜角果面积指数由比角果面积和角果干物重来决定。比叶面积和比角果面积均为生理发育时间的函数。利用不同类型品种的播期试验及氮肥试验资料分别对模型进行了校正和检验,结果表明模型能较好地模拟不同条件下油菜叶面积指数和角果面积指数。     

基于植株拓扑结构的生物量分配的玉米虚拟模型

依据植物结构—功能相互作用机理,建立了能模拟玉米生长发育与形态结构建成的虚拟模型。该模型的重要部分为基于植株拓扑结构的生物量分配模块。叙述了该模块的构建原理,以2000年田间试验数据提取了玉米的发育、生物量生产和生物量分配参数。模型模拟了2001年的玉米生长发育与生物量分配过程,模拟结果与田间试验结果比较吻合。应用该模型模拟了2001年玉米不同生育阶段植株的生物量分配和各器官生物量积累动态。     

独叶草营养繁殖方式的研究

对独叶草营养繁殖中根状茎的生长和分枝方式及克隆植株产生方式的研究表明 :( 1 )独叶草的根状茎的生长方式为游击型的 ,新分枝可由顶芽或侧芽产生 ,各分枝与上一级的夹角在 50°～ 1 2 0°之间 ;( 2 )独叶草是通过根状茎断裂的方式来增加克隆植株的 ,这种断裂发生在 3年以上生的根状茎上 ,从内部结构上看 ,根状茎断裂是由于组织破碎引起的。     

狐尾藻属狭域种和广布种断枝的生长与再生能力比较研究

对比研究了广布种穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum L.)和狭域种扬子狐尾藻(M. oguraense Mikisubsp. yangtzense Wang)不同长度(5、10 和15 cm)和不同位置(顶枝、中枝和底枝)断枝的生长和再生能力。研究结果显示, 两物种由断枝生长所形成植株的总生物量、分枝生物量、分枝数均随断枝长度的增加而增大;在由不同位置的断枝生长所形成的植株中, 顶枝所形成植株的总生物量最大, 中枝所形成植株的分枝生物量、分枝数和平均分枝长最大。由断枝所形成植株的总生物量、分枝生物量、分枝数、平均分枝长和新分枝所处位置在种间均存在显著差异, 穗花狐尾藻顶枝和中枝的生物量较大, 顶枝所产生的分枝位于断枝基部; 扬子狐尾藻的分枝生物量、分枝数及平均分枝长较大, 新产生的分枝多位于断枝顶端附近。研究结果表明穗花狐尾藻和扬子狐尾藻断枝的再生对策不同, 前者是增加对断枝总生物量的投资, 而后者是增加对断枝产生新分枝的投资。研究结果可为进一步开展水生植物广布种与狭域种的生活史对策研究提供资料, 也为湿地物种多样性保护与管理提供科学指导       

基于器官生物量构建植株形态的玉米虚拟模型

探讨了基于玉米器官生物量模拟其形态的方法,并应用2000年田间试验数据提取了玉米节间、叶鞘和叶片的形态构建参数。基于玉米虚拟模型生物量分配模块模拟的器官生物量积累和建立的形态构建方法与提取的参数,模拟了2001年玉米不同生长阶段的器官形态,模拟结果与田间试验数据吻合较好。应用本模型实现了玉米生长过程中植株各个器官形态变化以及植株高度、叶面积动态的模拟,并实现了植株形态的可视化。     

基于GreenLab的油松结构-功能模型

 植物结构-功能模型(Functional-structural models, FSMs)将结构模型与过程模型结合起来, 用以描述环境机制驱动的植物生长, 输出植物的三维结构。GreenLab是一个近年来不断发展着的基于源-汇关系的通用植物结构-功能模型, 它多应用于农作物, 在树木方面的应用还很少。该文以幼龄油松(Pinus tabulaeformis)为研究对象, 首次将GreenLab模型应用到虚拟树木生长的研究中。采用破坏性取样, 实测了9株油松幼树的形态结构、拓扑结构和器官生物量信息, 根据拓扑编码体系组织数据。模型的直接参数是通过实测数据获得的, 隐含参数是利用非线性最小二乘法拟合反求获得的。对模型的假设进行了验证, 并对模型的模拟效果进行了评估, 结果表明: 节间总鲜质量、树木叶总鲜质量、节间鲜质量、节间长度观测值和模型模拟值建立的回归方程的决定系数在0.78~0.91之间, 因此该模型较真实地反映了油松的结构和生长过程。提出的树木结构和生物量测量及编码方法, 可作为针叶树建立结构-功能模型的参照。     

甘蓝型油菜扩展蛋白家族的全基因组鉴定及其对缺硼胁迫响应的差异分析（英文）

以甘蓝型油菜(Brassica napus L.)硼高效品种‘青油10号’和硼低效品种‘Westar 10’为研究对象,采用生物信息学分析、转录组测序和实时荧光定量PCR技术,鉴定其基因组中扩展蛋白的家族成员,并对该基因家族响应缺硼胁迫的表达差异进行分析。结果显示,甘蓝型油菜基因组中包含109个扩展蛋白,可分为4个亚家族,包括:79个扩展蛋白A(Bna EXPAs)、21个扩展蛋白B(Bna EXPBs)、5个类扩展蛋白A(Bna EXLAs)和4个类扩展蛋白B(Bna EXLBs)。同一亚家族中的扩展蛋白具有相对保守的基因结构和蛋白质基序组成。这些扩展蛋白基因分布在19条染色体上,其中10个位于硼高效QTL区间内。转录组测序分析结果表明,缺硼胁迫时‘青油10号’的根、幼叶和老叶中分别有40、18和30个扩展蛋白基因显著上调或下调表达;而‘Westar10’中分别有27、24和41个扩展蛋白基因显著上调或下调表达。其中‘青油10号’根中的Bna C04.EXPA6a,幼叶中的Bna A09.EXPA5以及老叶中的Bna A09.EXPA16、Bna C04.EXPA3、Bna Cnn.EXPA5b和Bna A03.EXPA8基因的表达水平均显著高于‘Westar10’。研究结果说明甘蓝型油菜基因组中扩展蛋白基因家族数量庞大,其中高、低效品种间和不同硼水平中差异表达的扩展蛋白可能在甘蓝型油菜低硼适应性中发挥重要作用。     

甘蓝型油菜扩展蛋白家族的全基因组鉴定及其对缺硼胁迫响应的差异分析

以甘蓝型油菜(Brassica napus L.)硼高效品种‘青油10号’和硼低效品种‘Westar 10’为研究对象,采用生物信息学分析、转录组测序和实时荧光定量PCR技术,鉴定其基因组中扩展蛋白的家族成员,并对该基因家族响应缺硼胁迫的表达差异进行分析。结果显示,甘蓝型油菜基因组中包含109个扩展蛋白,可分为4个亚家族,包括:79个扩展蛋白A(BnaEXPAs)、21个扩展蛋白B(BnaEXPBs)、5个类扩展蛋白A(BnaEXLAs)和4个类扩展蛋白B(BnaEXLBs)。同一亚家族中的扩展蛋白具有相对保守的基因结构和蛋白质基序组成。这些扩展蛋白基因分布在19条染色体上,其中10个位于硼高效QTL区间内。转录组测序分析结果表明,缺硼胁迫时‘青油10号’的根、幼叶和老叶中分别有40、18和30个扩展蛋白基因显著上调或下调表达;而‘Westar10’中分别有27、24和41个扩展蛋白基因显著上调或下调表达。其中‘青油10号’根中的BnaC04.EXPA6a,幼叶中的BnaA09.EXPA5以及老叶中的BnaA09.EXPA16、BnaC04.EXPA3、BnaCnn.EXPA5b和BnaA03.EXPA8基因的表达水平均显著高于‘Westar10’。研究结果说明甘蓝型油菜基因组中扩展蛋白基因家族数量庞大,其中高、低效品种间和不同硼水平中差异表达的扩展蛋白可能在甘蓝型油菜低硼适应性中发挥重要作用。     

牧食损害对伊乐藻(Elodea nuttallii)生长的影响

在室外实验条件下,研究了模拟牧食损害(动物牧食所造成的损害)对伊乐藻植株生长的影响。结果表明:3种人工损害方式(去除植株50%叶片,去除植株顶端,以及同时去除植物顶端与50%叶片)对伊乐藻的生长率、主枝与分枝长度的增长、植物的干物质、氮、磷含量等均有不同程度的影响。其中,去叶与去顶去叶损害显著抑制了伊乐藻的生长,相对生长率分别占未受损植株的62.8%与74.4%;去顶与去顶去叶损害使伊乐藻主枝生长几乎停止,却显著促进了植物分枝的生长;去叶损害对植株的生长率、主枝与分枝长度的生长无明显抑制并却显著地降低了分枝的重量。对受损伊乐藻生长的机理进行了分析,探讨了东太湖伊乐藻现存量近年来迅速增加的原因并认为植物残体是伊乐藻种群扩张的重要因素之一。     

西藏野生芥菜型油菜种质资源的聚类分析

以植株高度、基部粗度、分枝部位、分枝总数、每株角果数等14个考种性状为指标,对西藏各地(市)搜集而来的27份野生芥菜型油菜进行了聚类分析。结果表明:1)当阈值为0.94时,将供试材料分为上生分枝型野生芥菜型油菜(G1)、下生分枝型野生芥菜型油菜(G2)和匀生分枝型野生芥菜型油菜(G3)三大类群;可以根据育种目标及当地的生态因子等选择不同的株型,从而达到稳产、丰产的目的;2)当阈值为0.61时,将材料分为SG1、SG2、SG3、SG4、SG5、SG6、SG7等个七亚类群;发现西藏野生芥菜型油菜种质资源在地理分布上的距离并不能确切反映其遗传上的差异,因此提出研究西藏的作物生长环境时,不应以行政区划为研究标准,应参考当地的区域小气候;3)各西藏野生芥菜型油菜种质资源分类群的考种性状差异明显,生物多样性丰富。