植物诱变技术的研究进展

植物诱变技术是指利用外界因素加快物种遗传变异,在短期内获得有利用价值的突变体,为培育新种质、新品种及基因功能的研究等创造条件。相对于自然的选择,诱变技术具有高频率、广突变、周期短等特性。主要论述了常用的化学诱变、物理诱变、空间诱变和生物诱变等诱变手段,并详细介绍了上述诱变技术的诱变机理、生物学效应、常用的诱变方式及其在植物应用中的研究现状。针对现行各种诱变技术的不足提出了今后努力的方向。     

小麦基因组研究进展

本文从小麦遗传图谱、物理图谱、比较基因组、基因组测序和EST 5个方面,介绍国内外小麦基因组的研究进展。我们利用W7984×Opata重组近交系的RFLP作图群体,对33个与小麦水分利用效率有关的性状进行了QTL遗传图谱比较分析,结果显明：在第一部分同源群染色体（1A,1B）上的着丝粒周围,分布有控制光合作用和根系特性的基因簇。在第二部分同源染色体上,有控制单株水分利用效率、根冠形态和生长发育的基因簇存在。在第六部分同源染色体上,6A和6B上都分别有由控制根系多个QTL组成的基因簇,6D染色体着丝粒周围有一个大的基因簇,由7个控制叶片和单株水分利用效率的QTL组成,说明第六部分同源染色体在小麦水分利用效率遗传方面起重要作用。 Abstract:Research development of genetic mapping,physics mapping,genome sequencing and expressed sequence tags in wheat have been reviewed in this paper.RFLP genetic linkage map of wheat recombinant inbred lines derived from W7984×Opata,was used to study QTL of 33 traits associated with water use efficiency.Compared with QTL map of 7 group homeologues chromosomes,the results were showed as follows:nearby the centromeric region of 1A and 1B chromosome,the gene cluster of controlling photosynthetic and root traits were located.The gene clusters of controlling water use efficiency per plant,root and plant height and growth rate were located on the 2 group chromosomes.The gene clusters of controlling root traits were located on the 6A an 6B chromosome,there was a big gene cluster mad up by 7 QTLs controlling water use efficiency of wheat leaf and per plant nearby the centromeric region of 6D chromosome.It showed that 6th homeologous chromosomes play an important role in controlling water use efficiency in wheat.     

不同生态条件对人工林杨树木材物理力学性质的影响

在施肥与未施肥、淹水与未淹水两种生态条件下,以杨树人工林木材I-69杨为对象,对木材年轮宽度、基本密度、干缩性质、主要力学性质进行了测试,并对数据进行了统计、对比和分析.结果表明,施肥处理后,木材年轮宽度、静态抗弯弹性模量和顺纹抗压强度分别增大0.99%、2.73%和1.06%;全干时和气干时的径向、弦向、体积全干干缩率分别降低了4.2%、7.7%、6.6%、15.6%、6.3%和11.1%;木材密度、抗弯强度、动态抗弯弹性模量则分别降低了2%、1.79%、8.13%.与未淹水相比,季节性淹水对I-69杨木材密度、木材干缩率和力学性质的影响较大,二者差异显著(P＜0.05).其中木材密度、全干时和气干时的径向、弦向、体积干缩率、抗弯强度、抗弯弹性模量以及顺纹抗压强度分别降低了5.5%、11.1%、9.2%、9.6%、16.7%、10.9%、8.5%、24.29%、18.18%和16.81%.     

基于胁迫梯度假说和互惠理论的海三棱藨草种群恢复技术

滨海湿地生态修复已成为阻止海岸带生态系统退化、保护生物多样性以及提供生态服务的关键措施。以长江口原生盐沼植物海三棱藨草(Scirpus mariqueter)为研究对象,选取崇明东滩新生滩涂湿地为研究区域,通过沿潮滩高程梯度的海三棱藨草植株斑块的移植实验,探究胁迫梯度假说和互惠理论(即种内的正相互作用)对长江口海三棱藨草种群恢复的指导意义。研究结果显示:(1)在一定的胁迫梯度范围内(潮滩高程2.0 m以上),增大种植斑块可以促进海三棱藨草的种内正相互作用,显著提高种植斑块的存活率和植株密度(P0.05);(2)潮滩水文动力沉积条件与潮滩高程梯度密切相关(P0.05),水文动力沉积作用对海三棱藨草定居和生长的胁迫随高程梯度下降而增强。潮滩高程2.0 m以下处强烈的水文动力条件干扰限制了生物-物理因素的正反馈作用。滨海湿地盐沼植被修复工作的成功率可以通过改进种植方式,增强种内的正相互作用得到极大的提高。研究可为开展大规模滨海湿地盐沼植被修复工程和提高生态修复效率提供科学依据和技术支持。     

三北防护林体系建设工程区森林水源涵养格局变化研究

三北防护林体系水源涵养功能是三北地区生态环境状况的重要指示器,然而,三北防护林体系水源涵养研究仍较缺乏。动态评估三北防护林体系建设工程区(三北工程区)森林水源涵养功能及其影响因素,对科学认识、保护和调控三北防护林体系森林水源涵养,制定三北工程植被建设与保护决策具有重要意义。以三北工程区森林为研究对象,通过收集和分析相关数据,在植被分区的基础上,分析三北工程区森林水源涵养时空格局与变化特征,对比研究各区不同森林类型水源涵养功能差异,揭示各区森林水源涵养功能与地形及森林状况与质量的定量关系。结果表明:(1)三北工程区森林水源涵养功能持续增强,单位面积水源涵养量从1990年的73.92mm增加到2015年的75.14mm,空间格局呈东高西低、南高北低态势。(2)森林水源涵养功能在植被分区和森林类型间差异显著,森林植被区是三北工程区森林水源涵养的主体;针阔混交林是三北工程区水源涵养功能最强的森林类型。(3)三北工程区森林水源涵养受其地形、状况与质量的影响显著,除个别植被区外,各区森林水源涵养量随坡度、覆盖度和NPP增加而增大,随生物量增加而降低,这是区域植被适应及滥砍滥伐、毁林开垦、植被建设与保护等人为干扰共同作用的结果。因此,可通过调整与优化林分结构,调控区域森林水源涵养功能。     

气候变化背景下定量解析生态工程对植被动态的影响研究方法概述

植被动态变化受气候和人类活动双重作用力的驱动。在气候变化的背景下,如何定量剖析人类活动在植被动态变化中的作用力,对增加植被生态系统碳储量和缓解气候变化具有重要意义。随着生态文明建设和环境保护意识的加强,就植被生态系统而言,生态工程作为一项巨大的人类活动,对植被影响的广度和深度日益加强。系统分析气候变化背景下生态工程对植被的生态效应影响,对后期生态恢复措施的制定和实施具有十分重要的理论指导意义。虽已有一些生态工程对植被影响的定量化研究方法,但不同方法之间的结果难以进行比较研究。比较探讨各定量研究方法的优缺点有利于推动植被驱动机制的研究,有助于恢复生态学和人类生态学的应用和发展。系统梳理了定量研究生态工程对植被动态的影响主要研究方法:回归分析、残差趋势分析、基于生物物理过程模型方法和阈值分割方法。对比发现,基于生物物理过程模型方法具有较高的应用潜力,趋势分析方法和阈值分割方法仍需进一步完善。目前,定量剖析生态工程对植被变化的影响研究主要侧重于模型模拟,野外实证研究和模型验证较为缺乏,是恢复生态学未来研究的重点和难点之一。     

我国西南喀斯特地区2001—2018年植被净初级生产力时空演变

植被净初级生产力（Net primary productivity,NPP）是陆地生态系统碳循环的重要指标,定量评价NPP的变化规律是碳循环机理的主要研究内容之一。以我国西南地区为研究区域,基于土地覆盖和NPP产品分析了2001-2018年西南地区NPP的时空变化特征,利用土地转移矩阵和统计分析方法,定量描述了土地覆盖类型变化导致的NPP变化量,对NPP变化的主要原因进行分析。结果表明：（1）2001-2018年,西南地区NPP均值呈波动上升趋势。（2） NPP变化趋势在空间分布上呈南高北低,NPP呈增长趋势主要集中在四川的中东部、重庆、贵州西部和云南东部;NPP呈减少趋势出现在云南、四川中西部和贵州东部。（3）森林、草地和耕地转灌丛以及灌丛转森林是对NPP变化量影响较大的土地覆盖类型转变,土地类型转变导致的NPP净增量为20.643 TgC。（4）降水与NPP相关性低,气温与NPP有一定相关性,植被叶面积指数与NPP有显著相关关系,表明气候因子对NPP的影响较小,植被生长密度对NPP有显著影响。退耕还林还草等生态工程实施,导致耕地面积减少和森林面积大量增加,是西南地区NPP上升的主导因素,因此生态工程的实施是西南地区NPP增加的重要影响因素。研究可为生态工程实施背景下NPP的变化机理研究提供参考。     

聚合物微流控芯片消毒灭菌技术研究进展

聚合物微流控芯片成本低、易加工,目前在医药、生物检测和化学合成等领域得到了普遍应用。以热塑性聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)和热固型聚合物聚二甲基硅氧烷(polydimethy lsiloxane,PDMS)为基材的高分子聚合物材料因具有较好的生物相容性和光学透明性,已逐渐成为聚合物微流控芯片加工的主导材料,被广泛应用于生物医药类微流控芯片的制备。鉴于该类芯片应用场景的特殊性,需在使用前进行消毒灭菌处理以避免微生物干扰。目前,针对PMMA和PDMS的消毒灭菌方法包括高压蒸汽灭菌、紫外线灭菌、电子束、60Co γ射线辐射灭菌、超临界二氧化碳灭菌、乙醇消毒、环氧乙烷灭菌、过氧化氢低温等离子体灭菌、绿原酸消毒、清洗剂消毒。本文从基本原理、消毒灭菌方法、应用场景等方面,回顾和总结了相关技术在PMMA和PDMS基体微流控芯片中的实现方法,并在芯片材质、适用范围等方面分析了所适用的消毒灭菌方法,为以聚合物为基材的生物医药类微流控芯片的消毒灭菌提供有益参考。     

中国重大生态工程近40年生态成效整合分析

我国持续推进实施了系列大规模重大生态工程,科学评估工程取得的成效对于及时掌握工程实际效果是否符合预期目标、针对性地改进优化工程管理措施、促进生态保护修复目标的实现等具有重要意义。通过文献整合分析,从生态系统质量、功能和生物多样性等方面综合评估我国10项重大生态工程的生态成效,辨析取得成效的驱动因素贡献差异并总结成效评估产生不确定性的原因。结果表明:工程在国土绿化、碳固定、土壤保持、水源涵养、生物多样性保护等方面产生了良好生态效益,促进工程区植被覆盖度增加(0.19%-26%),生物量(-13%-187%)、固碳量(-7.41%-200%)、土壤保持量(-26.91%-151.52%)、水源涵养量(-64.66%-80.24%)、物种丰富度(-16%-441%)、均匀度指数(-6%-28%)和多样性指数(-5%-315%)总体也呈增加趋势(多年变化率中值>0)。但在部分区域也引起了生物量下降、土壤保持能力降低、水文效益减弱、生物多样性损失等问题。生态工程与气候变化的相对贡献率比值在0.06-3.60之间,贡献大小存在明显的空间分异并且产生交互耦合作用,多因素耦合作用分解机制仍有待研究。评估对象、数据、尺度、基准、方法及驱动因素拆解差异使得评估结果不确定性极大,相关研究需要重点关注评估基准和尺度的选择、多源数据的融合及同化、工程评估技术体系的改进,综合考虑区域地带性差异、工程措施适宜性和有效性、生态系统服务权衡、驱动因素贡献空间分异等以调整优化工程措施。     

研发动态

李振声获2006年度国家最高科技奖在日前举行的二○○六年度国家科学技术奖励大会,中国科学院院士、遗传学家李振声被授予国家最高科学技术奖。李振声院士在迄今五十五年的科学生涯中,主要从事小麦遗传与远缘杂交育种研究,开创了小麦与偃麦草远缘杂交育种新领域并育成“小偃”系