长江三峡库区物种多样性的垂直分布格局:气候、几何限制、面积及地形异质性的影响

为了验证生物多样性地理格局的几个重要假说,即种-面积关系、水分-能量动态假说、几何限制(中域效应)假说和生境异质性假说,作者以长江三峡库区维管植物物种丰富度沿海拔梯度的分布格局为例,采用多元回归和方差分解方法,研究了面积、气候、几何限制、地形异质性对多样性垂直格局的独立影响和协同作用,及其对各植物类群(不同分布宽度、不同分布区类型和不同生长型)影响的差异.结果表明,三峡库区各种植物类群的物种丰富度随着海拔上升均呈先升后降的单峰格局.水分-能量动态假说对多样性格局有很强的解释能力,其总的解释力(＞93％)明显高于其他所有解释机制.但对于很多植物类群而言,水分和能量的解释力中有很大一部分属于几何限制、面积及地形异质性等因素的协同作用.几何限制对分布宽度大的物种的多样性格局解释力很强,但对分布宽度小的物种作用很小;面积自身对物种丰富度解释力较强,但在考虑了其他环境因素的影响时,仅对少数植物类群有解释力;地形异质性自身对多样性的解释能力很弱,但在多元回归模型中起着必要的作用.综合来看,水分-能量动态是解释三峡库区植物多样性垂直格局的最重要的机制.几何限制的作用随着物种分布宽度减小而递减;地形异质性虽然对多样性垂直格局的影响较弱,但也是一种必要的补充解释机制;由于面积与气候、几何限制等因素存在强烈的共线性,面积对植物多样性垂直格局的相对作用大小还需要进一步的系统比较研究.     

WD40重复蛋白家族基因At1g65030调控拟南芥种子的重量与体积

植物中WD40-repeat蛋白在细胞周期调控等方面具有重要作用。本研究鉴定了一株拟南芥WD40-repeat蛋白基因突变体at1g65030,与野生型植株相比种子重量增重体积变大,营养生长长势较弱,角果种子结实率较低。以突变体作为母本/父本与野生型父本/母本杂交,前者杂交后代未显示有母本的突变表型,后者部分杂交后代显示出父本的突变表型,统计突变体后代分离比符合1:1。用苯胺兰(DAB)、4,6-二氨基-2-苯基吲哚(DAPI)、2,3,5-氯化三苯基四氮唑(TTC)、碘-碘化钾花粉染色,发现花粉部分败育且主要为核败育。爱氏苏木精花粉染色结果显示可观察到正常减数分裂各时期形态。采取热不对称交错PCR(thermal asymmetric interlaced PCR,TAIL-PCR)方法确认突变基因位于第一条染色体65030位置,生物信息学分析表明该基因含有DWD基序。半定量RT-PCR分析发现在拟南芥发育晚期该基因在花器官中大量表达,过表达该基因使种子重量减轻。推测At1g65030影响了拟南芥花粉发育细胞核有丝分裂过程,该研究增加了人们对调控拟南芥花粉发育分子机制的认识。     

羽衣甘蓝花粉母细胞减数分裂及雄配子体发育观察

采用常规压片法对羽衣甘蓝花粉母细胞减数分裂及雄配子体发育进行了细胞学观察,结果显示:羽衣甘蓝减数分裂类似甘蓝种,细胞质分裂为同时型,四分体以正四面体型或十字交叉型为主;终变期有9个二价体,此时可进行染色体计数;中期Ⅰ和Ⅱ少数细胞中可见赤道板外染色体,后期Ⅰ和Ⅱ存在落后染色体,四分体时期可观察到少量含微核的异常四分体;单核靠边期时花蕾长度约为2.0~2.2 mm,小孢子经过发育最终成为3-细胞型花粉并具3个萌发孔,成熟花粉中败育花粉比率为1.3%.     

太行菊属植物花粉形态研究

以采自河北、河南、山西太行菊属2种植物17个种群的花粉为实验材料,利用扫描电镜对其形态进行系统观察和比较,并进行聚类分析,探讨太行菊属植物的演化进程路线.结果显示:(1)太行菊属花粉为单粒花粉,球形或近球形,极面观三裂圆形,具3孔沟.(2)扫描电子显微镜下花粉外壁纹饰以刺-颗粒状复合纹饰为主,刺基部膨大,体积较小属小型...     

欧洲黑杨花粉母细胞减数分裂观察及其不同步性分析

以欧洲黑杨的雄花枝为材料,采用温室切枝水培和醋酸洋红染色制片法,观察花粉母细胞减数分裂进程及其与花芽发育外部形态的关系。结果表明:(1)欧洲黑杨花粉母细胞的减数分裂进程快慢与温度高低关系密切;(2)减数分裂发生时其花芽的外部形态发育没有明显变化;(3)花粉母细胞减数分裂不同步性突出,同一花药内的花粉母细胞处于不同的减数分裂时期,且同一花芽尖端发育明显滞后于中部和基部;(4)减数分裂过程中有少量的核仁异常现象,虽观察到较多平行纺锤体现象,但未发现天然2n花粉。该研究结果揭示了欧洲黑杨减数分裂的遗传变异规律,为诱变育种、倍性育种以及分子水平的进一步研究奠定了细胞学基础。     

唐菖蒲花粉低温保存过程中的生理生化特征

以唐菖蒲切花栽培品种嫦娥粉花粉为实验材料,比较其花粉各项生理生化指标在-80℃和4℃贮藏过程中(360 d)的变化,以探讨2种保存条件下花粉保存效果出现显著性差异的生理生化原因.结果表明:唐菖蒲花粉在2种保存温度条件下,随保存时间的延长,各项生理生化指标表现出显著差异.与4℃保存处理相比,-80℃保存处理抑制了花粉中MDA的积累,增强了超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)的活性,减轻了花粉膜质过氧化和膜系统受伤害程度,同时提高了花粉可溶性蛋白质和可溶性糖的含量,增强了花粉的抗冻能力,从而使低温保存花粉活力维持在相对较高水平,这或许是-80℃条件下花粉保存效果较好的部分生理生化原因.     

香梨杂种后代花粉发育类型及其花药的解剖学研究

对4个组合35个香梨F1代单株的花粉发育状况进行了考察,并结合花粉量调查对F1代群体的典型单株进行了花药解剖研究。结果表明:(1)香梨杂种后代的花粉发育类型大致可分为3种类型,即正常发育型、少粒空壳型和完全败育型,其中雄性不育类型(少粒空壳型和完全败育型)占到整个杂交后代株系的42.8%。(2)花药解剖观察显示导致花粉空粒化进而完全解体的主要原因是药壁组织的异常发育。推测梨的雄性不育性可能受1对纯合的隐性基因控制,人为杂交导致的基因重组使隐性基因纯合后在杂交后代中高频率表达;同时发现,其花粉发育也受环境影响,树体的营养状况可影响花粉的发育进程。     

天山雪岭云杉大气花粉含量对气温变化的响应

对中国东天山天池自2001年7月至2006年7月连续5a收集的雪岭云杉大气花粉含量进行统计分析,结果表明:1)一年四季大气中都有雪岭云杉花粉,但花粉数量变化比较大,超过全年90％的大气花粉集中在5、6月份的花粉高峰期,之后花粉浓度逐渐下降,至翌年1月份浓度降至最低,2月开始花粉浓度有升高的趋势;2)5a平均花粉浓度是42.66粒/m3,最高年是2005年,花粉浓度可达99.54粒/m3,最低年2003年,仅为2.13粒/m3;3)雪岭云杉大气花粉高峰期出现在5月22至6月2日,高峰日出现在5月28至6月6日,结束日是在6月18至6月25日,平均持续时间为27 d.观测时段雪岭云杉大气花粉高峰期出现日、高峰日逐年提前,2006年出现日期比2002年提前了7d、高峰日提前9d,结束日期滞后,2006年比2002年滞后6d,花粉高峰期持续时间逐年延长,2006年比2002年延长了12d.分析显示,影响雪岭云杉大气花粉高峰期变化的主要因素是春季气温的升高;4)粗略估算每年新疆的雪岭云杉林带内由大气中降落到表土的花粉量达61 kg/hm2,新疆现有雪岭云杉52.84×104hm2,全年由大气降落到林带内表土的花粉多达3223 t,一部分降落到戈壁、荒漠以及沙漠等一些极端气候区的花粉为一些先锋种植物提供必要的营养物质,具有重要的生态意义.     

中国四种森林类型主要优势植物的C∶N∶P化学计量学特征

为了评价不同森林类型的生态化学计量特征的差异,以吉林长白山温带针阔混交林、广东鼎湖山亚热带常绿阔叶林、云南西双版纳热带季雨林和江西千烟洲亚热带人工针叶林为研究对象,通过对2007年4月-2008年5月4种典型区域森林植物叶片和凋落物的碳(C)氮(N)磷(P)元素质量比与N、P再吸收率的分析,探讨了4种森林类型N、P养分限制和N、P养分再吸收的内在联系.结果表明:1)从森林类型上看,温带针阔混交林叶片的C∶N∶P为321∶13∶1,亚热带常绿阔叶林叶片的C∶N∶P为561∶22∶1,热带季雨林叶片的C∶N∶P为442∶19∶1,亚热带人工针叶林叶片的C∶N∶P为728∶18∶1;凋落物的C∶N∶P也是亚热带人工林最高,达1950∶27∶1,温带针阔混交林的最低,为552∶14∶1,热带季雨林的为723∶24∶1,亚热带常绿阔叶林的为1305∶35∶1,不同森林类型凋落物的C∶N∶P的计量大小关系与叶片的结果一致;2)从植物生活型上看,常绿针叶林叶片的C∶N均显著高于常绿阔叶林及落叶阔叶林;叶片C∶P与森林类型的关系并不十分密切;常绿阔叶林叶片的N∶P最高,常绿针叶林次之,落叶阔叶林最低;3)植物叶片的N∶P与月平均气温有显著的负相关关系,但叶片的C∶P基本不受月平均气温影响,叶片的C、N、P计量比与降水的线性关系不显著;4)高纬度地区的植物更易受N元素限制,而低纬度地区植物更易受P元素的限制;但受N或P限制的植物并不一定具有高的N或P再吸收率.研究结果表明,不同类型森林的叶片与凋落物的化学计量特征具有一致性,但是环境因子对不同类型植物化学计量比的影响并不相同.     

新疆党参的花部综合征与次级花粉呈现

次级花粉呈现是植物提高花粉输出和接受的效率与准确性以及促进异交的一种繁殖策略.新疆党参(Codonopsis clematidea)具有典型的次级花粉呈现特性.本文采用野外观测、授粉实验与室内显微观测等方法,对该物种的花部综合征及其次级花粉呈现过程进行了详细观测,并对这些特征的适应意义进行了探讨.结果表明:新疆党参钟状下垂的蓝色花冠及黑黄色蜜腺,不仅避免了雨水冲刷雌雄蕊、稀释花蜜以及风移出花粉等不利影响,还增加了对传粉者的吸引,延长了花粉活力及柱头可授性持续时间.次级花粉呈现属于亚顶端花柱呈现者,呈现机制为沉积机制.该特性限制了单个传粉者带走的花粉量,延长了花粉呈现时间,使更多传粉者参与传粉过程,增加了雄性适合度.其雄性先熟及雌雄蕊空间位置变化,避免了雌雄功能干扰,为传粉者取食花蜜、输出花粉以及柱头接受异源花粉提供了通道和机会.其泛化传粉系统的主要传粉昆虫为林野熊蜂(Bombus silvarum)、草地熊蜂(B.paradoxus)和树长黄胡蜂(Dolichovespula sylvestris),其较长的单花花期(6 d左右),昆虫访花高峰期与花粉活力最高时期及柱头最佳授粉期相吻合,以及较大的泌蜜量、较高的花蜜糖浓度和较长的泌蜜时间等特征,可提高传粉者的访花频率,增加成功传粉的机会和传粉效率.在气候多变的天山山区,该物种特殊的花部综合征和次级花粉呈现机制对提高其传粉效率并促进异交繁殖成功具有重要意义.