MADS-box基因编码一类转录因子。在被子植物中, MADS-box基因对于营养生长和生殖发育都有重要的调控作用, 是植物体(特别是花序、花和果实)的正常发育所不可或缺的。为了理解近缘物种在遗传基础上的异同, 我们对拟南芥(Arabidopsis thaliana)和琴叶拟南芥(A. lyrata)基因组中MADS-box基因的拷贝数目和进化式样进行了比较分析。通过搜索公共数据库, 我们在拟南芥和琴叶拟南芥中分别鉴定出了106和115个基因。系统发育分析的结果表明, 这些基因属于I型和II型MADS-box基因。在两个物种分化之后, II型基因的拷贝数目变化不大, I型基因则经历了多次独立的基因丢失和获得事件。通过比较这些基因在染色体上的排列, 我们不但鉴定出了存在微共线性的基因组区段, 而且发现新基因产生的主要机制是串联重复和散在重复。分子进化的研究进一步表明, I型和II型基因在进化式样上存在着显著差异: II型基因在进化中一般都受到了较强的选择压力, 而I型基因大多受到的选择压力较弱。本研究将为深入理解近缘物种在基因和基因组层面上的异同、探讨物种分化和生物多样性形成的机制等问题提供新思路。

引进物种常与本土近缘种间发生杂交而导致基因渐渗, 进而影响本地种的遗传系统。鹅掌楸(Liriodendron chinense)为我国濒危树种之一, 鹅掌楸种间杂交可配性高, 近10年来随着北美鹅掌楸(L. tulipifera)的大量引种及杂交鹅掌楸的繁殖推广, 鹅掌楸种间发生基因渐渗的可能性大大增加。本文以5个包含鹅掌楸、北美鹅掌楸、杂交鹅掌楸的人工混交林为实验群体, 每个群体包含19-130个成年个体及60-117个自然更新小苗或半同胞子代, 利用EST-SSR(simple sequence repeat based on expressed sequence tag)分子标记对各子代群体进行亲本分析, 探究鹅掌楸种间自然交配方式以检测鹅掌楸种间渐渗杂交; 同时, 以亲子群体等位基因频率的回归系数作为渐渗系数, 定量分析鹅掌楸属种间基因渐渗。结果表明: 在研究的5个鹅掌楸混生群体中, 均检测到种间渐渗杂交, 且渐渗杂交的方向与效应大小在不同群体间有差异。研究还发现, 各树种基因渐渗程度与其种群个体数有关, 种群个体数越多, 其渐渗能力越强。据此, 我们还探讨了鹅掌楸种质资源保护策略。

采用空间自相关分析方法对准噶尔无叶豆(Eremosparton songoricum)5个居群遗传变异的空间结构进行了研究。根据8对ISSR引物扩增的多态性位点, 选择了基因频率在30-70%的ISSR位点, 运用GenAlEx 6和SAAP4.3软件以及地理距离间隔方法分别计算了5个居群的空间自相关系数。结果表明: 准噶尔无叶豆居群具有明显的空间遗传结构, 绝大多数ISSR位点变异呈非随机分布。位于沙漠腹地的B、D居群和位于沙漠东缘的F居群的遗传变异呈现渐变模式, 分别在7 m, 7 m及9 m范围内个体呈现显著正相关, 推测与克隆繁殖占绝对优势、有性更新罕见发生有关, 而克隆大小的差别则主要由微生境差异所引起。位于沙漠北缘的G居群的遗传变异呈现双向渐变模式, 在3 m内个体呈现显著正相关, 这与该居群实生幼苗增补密切相关, 但花粉和种子的有限散布所导致的距离隔离对该居群空间遗传结构产生了重要影响。而沙漠腹地的A居群呈现衰退模式, 是因为小居群增加了近交的几率, 并引起了遗传漂变。

为了解我国棉花耐盐相关种质资源的遗传变异, 利用88对SSR引物对23份棉花耐盐材料和24份盐敏感材料进行遗传多样性分析。88个SSR位点在47份材料中共检测出338个等位基因变异, 平均每个位点有3.841个; 其中耐盐材料中检测出333个, 盐敏感材料中检测出312个。耐盐材料的位点多态信息含量(PIC)、每个位点的有效等位基因数(Ne)、基因型多样性(H′)分别为0.613、2.929和1.083, 盐敏感材料的PIC、Ne、H′分别为0.605、2.883和1.071。耐盐材料和盐敏感材料的Jaccard相似性系数分别在0.530-0.979和0.525-0.878之间, 遗传相似性系数总体平均值接近, 但耐盐材料的变化幅度更大。用类平均法(UPGMA)聚类将47份材料分成3个类群。总体而言, 大多数材料之间的遗传相似性系数较高, 表明我国陆地棉耐盐相关种质资源遗传基础狭窄。本结果为棉花耐盐育种中亲本的选配和优势组合的预测以及耐盐资源的合理利用等提供了基础资料。

为了调查我国海南沼虾(Macrobrachium hainanense)不同地理种群遗传多样性及遗传分化状况, 本文采用序列相关扩增多态性(sequence-related amplified polymorphism, SRAP)标记对我国南方瓯江(OJ)、闽江(MJ)、珠江(PR)、万泉河(WQ)、昌化江(CH)等5个海南沼虾种群的遗传多样性进行了研究。共得到255个清晰、稳定的位点, 平均多态位点比例为47.05%, 由小到大依次为: PR (43.92%) = WQ (43.92%) < MJ (46.67%) < CH (47.45%) < OJ (53.33%)。遗传杂合度由小到大依次为: PR (0.1657) < WQ (0.1763) < CH (0.1799) < OJ (0.1839) < MJ (0.1892), 平均为0.1790。Shannon信息指数由小到大依次为: PR (0.2543) < WQ (0.2658) < CH (0.2746) < MJ (0.2846) < OJ (0.2876), 平均为0.2734。AMOVA分析结果显示, 17.64%的遗传变异来自种群间, 对总遗传变异影响显著( P<0.001)。遗传分化指数(G_st)、基因流(N_m)、遗传距离和聚类分析结果均显示5个海南沼虾种群间已经出现较大的遗传分化。

根据文献资料, 系统整理了黄海大型底栖动物物种名录, 并得到了其平均分类差异指数和分类差异变异指数的理论平均值及95%置信区间漏斗图。结果表明, 黄海共有大型底栖动物1,360种, 分属于17门35纲91目368科842属。其平均分类差异指数的理论平均值为93.7, 分类差异变异指数为213.6。将已知受到中度扰动的胶州湾部分站位真实值叠加到平均分类差异指数的95%置信区间漏斗图中, 发现全部站位均显著低于95%置信区间, 显示了平均分类差异指数在海洋污染监测方面的良好应用前景。

为了了解福建省湄洲湾潮间带底栖生物的物种多样性、数量时空分布及群落结构现状, 2005年11月和2006年4月在湄洲湾潮间带选择了灵川(Mch1)、苏厝(Mch2)、郭厝(Mch3)、东吴(Mch4)和东桥(Mch5)5条断面进行了调查。共鉴定潮间带底栖生物225种, 其中多毛类、软体动物和甲壳动物占总种数的88.00%, 三者构成潮间带底栖生物的主要类群。断面间比较, 东桥断面种数较多, 苏厝断面较少。季节比较, 春季各断面种类较秋季多。平均生物量22.91 g/m², 以软体动物居第一位, 甲壳动物居第二位; 平均栖息密度为388个/m², 以多毛类居第一位, 软体动物居第二位。生物量以中潮区>低潮区>高潮区; 栖息密度以低潮区>中潮区>高潮区。调查结果显示湄洲湾潮间带底栖生物物种多样性较高, 群落结构相对稳定。

赤水河是长江上游右岸一级支流, 为长江上游珍稀特有鱼类国家级自然保护区的重要组成部分。为了了解赤水河鱼类资源现状, 于2007年4-10月在赤水河流域进行了鱼类资源调查。在干、支流共51个采样点采集了鱼类标本; 对茅台镇、赤水市和合江县三个江段的渔获物进行了统计和分析。共采集到鱼类119种(亚种), 隶属于5目16科75属。其中25种为该水域的新记录; 34种为长江上游特有鱼类, 尤其是宽唇华缨鱼(Sinocrossocheilus labiatus)仅分布于赤水河。在上、中、下游分别采集到鱼类36、61和100种。宽鳍鱲(Zacco platypus)、中华倒刺鲃(Spinibarbus sinensis)、光泽黄颡鱼(Pelteobagrus nitidus)、张氏 (Hemiculter tchangi)和蛇鮈(Saurogobio dabryi)为赤水河中主要的经济鱼类, 同时, 各江段渔获物的组成也存在一定的差别。本研究表明, 赤水河流域鱼类种类相对丰富, 但过度捕捞和涉水活动导致鱼类资源出现了一定程度的衰减。

为了解黄河干流鱼类群落现状及其历史变化, 于2008年春季(5-6月)和秋季(9-11月)开展了黄河干流鱼类调查。共记录到鱼类54种, 隶属于7目13科43属, 其中该流域特有种4种。种类组成以鲤形目为主, 占总数的68.5%。上游物种少, 群落较为简单, 中游和下游物种丰富, 群落较为复杂并且较相似, 种数自上游至下游逐渐增加。黄河鱼类在洄游、摄食、繁殖及栖息习性等方面呈现多样化特征。调查河段渔获物组成虽存在差异, 但都以黄颡鱼属(Pelteobagrusspp.)、鲇(Silurus asotus)、鲫(Carassius auratus)以及鮈亚科等小型鱼类为主, 小型化现象明显。对比历史资料分析显示, 黄河鱼类物种多样性和资源量均呈明显下降趋势, 特有种鱼类退化尤为显著, 推测水资源过度开发、大量水工建筑、水体污染以及不合理利用等人为因素是导致变化的主要原因。

已有研究证实, AM真菌能够促进植物生长发育, 提高植物抗病性和抗逆性。为探明药用植物丹参(Salvia miltiorrhiza)根围AM真菌资源状况, 作者分别于2008年8月和2009年8月, 在河北省安国市4个样地(齐村、中药材种植基地、祈州、沙头)采集丹参根围0-30 cm土层土壤样品, 研究根围AM真菌的生态分布、多样性及其与土壤因子的相关性。 共分离鉴定出AM真菌4属24种, AM真菌最大孢子密度为77.55级/土样, 最大定殖率为72.72%。其中球囊霉属(Glomus)16种, 平均分离频度为100%, 相对多度最高达76.4%, 是4个样地的共同优势属; 无梗囊霉属(Acaulospora)5种, 分离频度及相对多度仅次于球囊霉属; 盾巨孢囊霉属(Scutellospora)2种, 仅在祈州样地出现; 内养囊霉属(Entrophospora)1种, 仅在沙头样地出现; 聚丛球囊霉(G. aggregatum)是4个样地的共同优势种。4个样地平均Shannon-Wiener指数从大到小依次为齐村、祈州、沙头、中药材种植基地; 中药材种植基地AM真菌组成与其他样地差异显著, 其孢子密度、种丰度随土壤速效P、碱解N、有机质和pH值升高而降低。上述结果显示丹参根围AM真菌资源丰富, 并与丹参形成良好的共生关系, 这为进一步筛选高效优势菌种, 利用菌根技术提高丹参产量和品质提供了依据。

植物内生细菌可通过分泌吲哚乙酸(Indole-3-acetic acid, IAA)等方式促进植物生长。本研究以温室盆栽春兰(Cymbidium goeringii)为材料, 采用分离培养方法对春兰根中可分泌IAA的内生细菌多样性进行了研究。从春兰根组织中共分离纯化得到了256株内生细菌, 其中57株具有分泌IAA的能力, 占总菌数的22.3%。根据ARDRA(amplified ribosomal DNA restriction analysis)及16S rDNA系统发育分析结果, 将57株内生细菌划分为25个组, 分属于6大类群, 分别为变形菌门的α-变形菌纲(35.1%)、γ-变形菌纲(14.0%)和β-变形菌纲(8.8%)、厚壁菌门(33.3%)、放线菌门(7.0%)及拟杆菌门(1.8%)。其中变形菌门的α-变形菌纲和厚壁菌门为优势类群, 类芽孢杆菌属(Paenibacillus)为优势菌属, 且为高产IAA的主体菌属。另外, 测序结果显示有4个菌株的序列与已知细菌的最高序列相似性低于97.0%, 可能为潜在的新种或新属。研究结果表明春兰根中分泌IAA的内生细菌具有丰富的多样性。这一结果可为研究和开发植物促生细菌提供基础资料。

植物功能性状是由遗传因素和环境条件共同决定的。剖析各因素对植物性状变异的相对影响, 对揭示植物对环境变化的响应和适应规律至关重要。作者以干旱区植物为研究对象, 定量化分析了植物叶片功能性状变异及其与环境梯度的关系。研究区域位于中国新疆准噶尔盆地及其周边区域。在30个样地中, 观测了110种植物的叶比重、叶片单位质量氮含量和单位面积氮含量以及叶片干物质含量,通过插值法获得每个样地的生物气候数据。结果表明: 物种水平上叶片性状(性状值为每个物种的实际观测值)的变异在很大程度上由植物进化背景所决定, 气候因子和功能群的作用次之; 在群落尺度上(性状值为每个样地的权重和), 叶比重与气候干旱程度呈正相关, 单位质量氮含量在水热组合最优的区域出现最大值, 而叶片干物质含量和单位面积氮含量与气候因子的相关性较小。叶比重是群落尺度上探讨叶片功能性状与环境梯度关系的一个合适的指标。此外, 在研究植物性状-环境关系过程中, 尽可能观测多个植物功能性状是必要的。但是, 只有排除植物系统背景的影响, 关于植物性状-环境关系的研究结论才可能接近真实情况。将来应该加强同一种内不同种群间的叶片性状的采样和分析工作。

藤本植物是植被的重要组成部分, 但由于野外考察中物种及无性系分株鉴定的困难, 长期以来在生态学研究中常常被忽视。为揭示中国藤本植物的多样性和特有性, 作者研究了其科属组成、区系成分和攀援方式。结果显示: 中国藤本植物种类丰富, 共计有85科409属3,073种(含变种、亚种), 占中国种子植物区系的11.3%; 其中草质藤本898种, 木质藤本2,175种, 分别占中国种子植物区系的3.3%和8.0%。中国藤本植物区系热带成分显著, 热带分布科和属分别占总科数或总属数(不含世界广布科属)的87.9%和79.2%; 有14个含藤属为中国所特有, 但没有特有含藤科。中国藤本植物最主要的攀援方式是缠绕类, 占藤本植物总数的56.7%; 其次为蔓生类和卷须类, 分别占22.1%和17.0%; 吸附类藤本种类最少, 只占4.2%。